CN111045349A - 一种遥测采编器的动态编帧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种遥测采编器的动态编帧方法,所述方法包括:步骤1)在上位机上根据选择的帧结构的对象类型、通道数以及设置的帧格式参数,生成帧结构表格;步骤2)上位机与遥测采编器的FPGA互连,上位机下发帧结构表格,FPGA接收并存贮在的参数存储器RAM中;步骤3)遥测采编器加电后,FPGA将参数存储器RAM中帧结构表格读出,PCM编码器读出参数存储器RAM中的映射值后按照帧索引的方式读取数据,读取到的数据赋值给帧格式化的遥测数据存储器,遥测数据存储器以移位的方式将MSB以脉冲编码调制数据流输出。将本发明的动态编帧方法运用到遥测采编器中,遥测采编器就可根据测量需要方便的修改帧格式,使遥测采编器小型化,多功能,多用途的优点。
Description
技术领域
本发明涉及遥测测量技术领域,具体涉及一种遥测采编器的动态编帧方法。
背景技术
遥测采编器是集数据接收,编码,存储,发送为一体的采集存储设备,其中PCM(Pulse Code Modulation,脉码编码调制))遥测采编器应用最广泛。传统PCM采编器多为固定帧格式不能满足现阶段多样化的测试需求,比如,在导弹遥测系统中,不同的测试任务就需要不同的数量的测试参数,为了提高遥测系统的通用性,通常系统会以数量最多的测试参数为基准做设计,这样就会造成系统的冗余。
发明内容
本发明针对现有遥测采编器中器存在的上述问题,提出在遥测采编器中采用动态编帧方法,该方法可以很方便地实现改变帧格式,满足不同用户的使用要求。
为了实现上述目的,本发明提出了一种遥测采编器的动态编帧方法,所述方法包括:
步骤1)在上位机上根据选择的帧结构的对象类型、通道数以及设置帧格式参数,生成帧结构表格;
步骤2)上位机与遥测采编器的FPGA互连,上位机下发帧结构表格,FPGA接收并存贮在的参数存储器RAM中;
步骤3)遥测采编器加电后,FPGA将参数存储器RAM中帧结构表格读出,PCM编码器读出参数存储器RAM中的映射值后按照帧索引的方式读取数据,读取到的数据赋值给帧格式化的遥测数据存储器,遥测数据存储器以移位的方式将MSB以脉冲编码调制数据流输出。
作为上述方法的一种改进,所述步骤1)具体包括:
步骤1-1)根据测量对象的类型,数字量,模拟量和开关量,并根据测试需求选择加入帧结构的对象类型和通道数,选择加入帧结构的对象的理想采样率;
步骤1-2)设置同步字,码速率,子帧长,副帧长,子帧类型和ID字位置这些帧格式的参数后完成帧格式的设置;
参数共占256个字节,256字节数据从高到低格式如下:
字长:第1字节;字长有8bit,16bit两种,0x00为8bit,0x55为16bit;
子帧长:第2~3字节;
副帧长:第4字节;
同步码:第5~8字节;不足32bit时,高位填充0;
同步码位数:第9字节;
副帧方式:第10字节;副帧方式有无副帧,反码副帧和ID副帧;0x01为无副帧,0x02为反码副帧,0x04为ID副帧;
码速率:第11~14字节;写入FPGA的数据=2^32×fb/100000000,fb为码速率,单位是bps;
ID字位置:第15~16字节;
ID计数方向:第17字节;0x00表示递增,0x01表示递减;
ID基值:第18字节;0x00表示以0为基值,0x01表示以1为基值;
其余238个字节预留;
步骤1-3)根据帧格式的参数结合信号理想采样率和码速率的关系,将信号排列组成帧结构表格,也可以选择非自动编帧,自行排列帧结构。
作为上述方法的一种改进,所述步骤2)具体为:
帧结构表格通过映射的关系存入FPGA,具体映射关系如下:
模拟量:0x00~0x2F,0x00表示第1路,0x01表示第2路,依次类推;
数字量:0x70~0x7F,0x70表示第1路,0x71表示第2路,依次类推;
开关量:0x66,0x67,1~8路占据1个字节,9~16路占据一个字节;
子帧计数:0x60;
全帧计数:0x61;
0xF0/0xF1/0xF2/0xF3:表示帧同步码从低到高四个字节;
0xF6/0xF7/0xF8/0xF9:表示帧同步码反码从低到高四个字节。
作为上述方法的一种改进,所述步骤3)具体为:
读取数据是按帧索引的方式进行,读帧结构表格RAM地址加1,获取下一个帧索引,将取到的数赋值给帧格式化后遥测数据寄存器;如果帧索引为00,把模拟量第一路数据赋值给遥测数据寄存器;如果索引为FO/F1/F2/F3,把帧同步码数据赋值给遥测数据寄存器;如果索引到60,按照帧格式参数中ID计数方式做子帧计数赋值给遥测数据寄存器;帧格式化后遥测数据寄存器将MSB赋值给脉冲编码调制数据,同时帧格式化后遥测数据寄存器进行移位操作,脉冲编码调制时钟将的每次移位得到的MSB依次输出;其中,脉冲编码调制时钟由NCO生成。
作为上述方法的一种改进,所述步骤3)还包括:FPGA将参数存储器RAM中的码速率读出,所述码速率用于生成存储码速率。
本发明的优势在于:
1、本发明的动态编帧方法在不改变遥测采编器硬件的情况下,可以修改帧结构,操作方便实用性强;
2、将本发明的动态编帧方法运用到遥测采编器中,遥测采编器就可根据测量需要方便的修改帧格式,使遥测采编器小型化,多功能,多用途的优点。
附图说明
图1为本发明的遥测采编器的动态编帧方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
动态编帧技术是一种基于FPGA的可编程技术,通过上位机与FPGA互连,上位机软件下发帧结构参数和帧表格,FPGA根据帧表格按照索引的方式输出PCM数据流。
帧结构的参数设置用上位机完成,上位机将设置好的参数发送给FPGA,参数共占256个字节,256字节数据从高到低格式如下:
字长:第1字节。字长有8bit,16bit两种,0x00为8bit,0x55为16bit。
子帧长:第2~3字节。
副帧长:第4字节。
同步码:第5~8字节。不足32bit时,高位填充0,如Ox0000EB90。
同步码位数:第9字节。
副帧方式:第10字节。副帧方式有无副帧,反码副帧和ID副帧。0x01为无副帧,0x02为反码副帧,0x04为ID副帧。
码速率:第11~14字节。写入FPGA的数据=2^32×fb/100000000,fb为码速率,单位是bps。
ID字位置:第15~16字节。
ID计数方向:第17字节。0x00表示递增,0x01表示递减。
ID基值:第18字节。0x00表示以0为基值,0x01表示以1为基值。
其余238个字节预留。
根据被测对象的类型以及希望的采样率与波特率的关系,上位机自动生成帧表格,帧表格通过映射的关系存入FPGA,具体映射关系如下:
模拟量:0x00~0x2F,0x00表示第1路,0x01表示第2路,...
数字量:0x70~0x7F,0x70表示第1路,0x71表示第2路,...
开关量:0x66,0x67,1~8路占据1个字节,9~16路占据一个字节;
子帧计数:0x60;
全帧计数:0x61;
0xF0/0xF1/0xF2/0xF3:表示帧同步码从低到高四个字节;
0xF6/0xF7/0xF8/0xF9:表示帧同步码反码从低到高四个字节;
读取数据是按帧索引的方式进行,读帧结构表格RAM地址加1,获取下一个帧索引,将取到的数赋值给帧格式化后遥测数据寄存器;如果帧索引为00,把模拟量第一路数据赋值给遥测数据寄存器;如果索引为FO/F1/F2/F3,把帧同步码数据赋值给遥测数据寄存器;如果索引到60,按照帧格式参数中ID计数方式做子帧计数赋值给遥测数据寄存器;帧格式化后遥测数据寄存器将MSB赋值给脉冲编码调制数据,同时帧格式化后遥测数据寄存器进行移位操作;其中,脉冲编码调制时钟由NCO生成。
如图1所示,本发明提供一种动态编帧的方法,包括如下步骤:
步骤1)帧格式的设置
系统软件显示出测量对象的类型,数字量,模拟量和开关量,操作者根据测试需求,首先选择加入帧结构的对象类型和通道数,选择加入帧结构的对象输入希望的采用率。然后,设置同步字,码速率,子帧长,副帧长,子帧类型,ID字位置等帧格式的参数后完成帧格式的设置。
步骤2)帧结构形成
根据帧格式的参数结合信号希望采样率和码速率的关系,系统软件可以自动将信号排列组成帧结构表格,也可以选择非自动编帧,自行排列帧结构。假设设置的帧格式为子帧长8,副帧长16,字长为8bit,同步字位数16bit,子帧类型为ID副帧。放置三路模拟量和两路数字量,两路数字量的帧长为16bit,则生成的帧结构表格见下表1:
表1帧结构表格
其中:ID表示子帧计数;A0/A1/A2表示模拟量1/2/3通道;D0_0~D0_15表示数字量通道1的第1~16字节;D1_0~D1_15表示数字量通道2的第1~16字节;SYNC表示同步字;
步骤3)帧结构的硬件存储
帧表格存储在FPGA的RAM中,上表中的帧长128,所以地址从0~127为帧结构数据索引,见下表2:
表2帧表格数据索引
ID映射为60,模拟量的第1/2/3路映射为00/01/02,数字量第1/2映射为70/71,F1、F0分别映射为16bit同步字的高、低字节。则该帧表格可以在RAM中以下表3的形式存储:
表3 RAM映射帧表格
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 |
数据 | 60 | 00 | 01 | 02 | 70 | 71 | F1 | F0 |
地址 | 120 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 |
步骤4)PCM编码输出
上位机将映射后的帧结构以及帧格式参数发送给硬件电路,硬件电路将其存储在参数存储器中。采编器加电后,FPGA将参数存储器中码速率、帧结构等读出,码速率参数用于生成存储码速率,帧格式存储在内部RAM中,PCM编码器读出RAM中的映射值后按照帧索引的方式取数,取到的数据赋值给帧格式化的遥测数据存储器,遥测数据存储器以移位的方式将MSB以脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation)形式输出。如RAM中读出60,取ID计数值;如果读出00、01、02,取对应通道的模拟量数据;如果读出70、71,取对应通道的数字量数据;如果读出F1、F0,取同步字。
遥测数据存储器是一个与参数存储器不同的存储器,用于存储遥测数据。比如,参数存储器中读取到的数据为01,则表明需要输出模拟量数据,假设模拟量数据为0x55,则遥测数据存储器里存储0x55。
MSB表示数据最高有效位,例如0x55可用二进制表示为01010101,最高位MSB就是0,然后二进制数左移后面补零,左移一次后为10101010,MSB就是1,再一次移动为01010100,MSB就是0,依次类推。按照PCM时钟将上面的每次移位得到的MSB依次输出,就是PCM数据流输出。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种遥测采编器的动态编帧方法,所述方法包括:
步骤1)在上位机上根据选择的帧结构的对象类型、通道数以及设置的帧格式参数,生成帧结构表格;
步骤2)上位机与遥测采编器的FPGA互连,上位机下发帧结构表格,FPGA接收并存贮在的参数存储器RAM中;
步骤3)遥测采编器加电后,FPGA将参数存储器RAM中帧结构表格读出,PCM编码器读出参数存储器RAM中的映射值后按照帧索引的方式读取数据,读取到的数据赋值给帧格式化的遥测数据存储器,遥测数据存储器以移位的方式将MSB以脉冲编码调制数据流输出。
2.根据权利要求1所述的遥测采编器的动态编帧方法,其特征在于,所述步骤1)具体包括:
步骤1-1)根据测量对象的类型,数字量,模拟量和开关量,并根据测试需求选择加入帧结构的对象类型和通道数,选择加入帧结构的对象的理想采样率;
步骤1-2)设置同步字,码速率,子帧长,副帧长,子帧类型和ID字位置这些帧格式的参数后完成帧格式的设置;
参数共占256个字节,256字节数据从高到低格式如下:
字长:第1字节;字长有8bit,16bit两种,0x00为8bit,0x55为16bit;
子帧长:第2~3字节;
副帧长:第4字节;
同步码:第5~8字节;不足32bit时,高位填充0;
同步码位数:第9字节;
副帧方式:第10字节;副帧方式有无副帧,反码副帧和ID副帧;0x01为无副帧,0x02为反码副帧,0x04为ID副帧;
码速率:第11~14字节;写入FPGA的数据=2^32×fb/100000000,fb为码速率,单位是bps;
ID字位置:第15~16字节;
ID计数方向:第17字节;0x00表示递增,0x01表示递减;
ID基值:第18字节;0x00表示以0为基值,0x01表示以1为基值;
其余238个字节预留;
步骤1-3)根据帧格式的参数结合信号理想采样率和码速率的关系,将信号排列组成帧结构表格,也可以选择非自动编帧,自行排列帧结构。
3.根据权利要求2所述的遥测采编器的动态编帧方法,其特征在于,所述步骤2)具体为:
帧结构表格通过映射的关系存入FPGA,具体映射关系如下:
模拟量:0x00~0x2F,0x00表示第1路,0x01表示第2路,依次类推;
数字量:0x70~0x7F,0x70表示第1路,0x71表示第2路,依次类推;
开关量:0x66,0x67,1~8路占据1个字节,9~16路占据一个字节;
子帧计数:0x60;
全帧计数:0x61;
0xF0/0xF1/0xF2/0xF3:表示帧同步码从低到高四个字节;
0xF6/0xF7/0xF8/0xF9:表示帧同步码反码从低到高四个字节。
4.根据权利要求3所述的遥测采编器的动态编帧方法,其特征在于,所述步骤3)具体为:
读取数据是按帧索引的方式进行,读帧结构表格RAM地址加1,获取下一个帧索引,将取到的数赋值给帧格式化后遥测数据寄存器;如果帧索引为00,把模拟量第一路数据赋值给遥测数据寄存器;如果索引为FO/F1/F2/F3,把帧同步码数据赋值给遥测数据寄存器;如果索引到60,按照帧格式参数中ID计数方式做子帧计数赋值给遥测数据寄存器;帧格式化后遥测数据寄存器将MSB赋值给脉冲编码调制数据,同时帧格式化后遥测数据寄存器进行移位操作,脉冲编码调制时钟将每次移位得到的MSB依次输出;其中,脉冲编码调制时钟由NCO生成。
5.根据权利要求1所述的遥测采编器的动态编帧方法,其特征在于,所述步骤3)还包括:FPGA将参数存储器RAM中的码速率读出,所述码速率用于生成存储码速率。
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