CN111399782A - 一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法 - Google Patents

一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法，所述动态测试设备具有嵌入式处理器，并配备有易失存储器、非易失存储器和地址信息存储器，所述的非易失存储器具有异常过程数据恢复功能，所述动态测试设备触发及数据采集存储方法通过触发条件的灵活设置、实时写入非易失存储、多级存储冗余备份、异常数据恢复等策略，提高动态测试的可靠性。本发明适合于现场条件复杂、恶劣环境等场合中动态参数的测量，条件组合触发及无人值守多次触发模式降低了触发条件不可控带来的无法有效触发的风险；采样数据同时写入易失存储器和高速写入非易失存储器的方法降低了设备突发断电情况下测试数据丢失的风险；可提高测试数据的可靠性。

Description

一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法
技术领域
本发明涉及动态测试技术，具体是一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法。
背景技术
动态测试是对动态或瞬态变化的动态参数进行测量的过程，由于测试对象变化快，要求动态测试设备具有很高的采样速率和数据高速存储能力。一般来说进行动态测试、尤其是瞬态测试的试验具有成本高、单次、不可重复、试验环境恶劣等特点，因此对测试的可靠性提出了很高的要求。
中北大学等单位在上世纪90年代提出的存储测试法在动态测试中发挥了重要作用，测试设备采用现场采集存储数据、事后读出的方式有利于在恶劣环境下的使用。当前随着国防工业的发展，爆炸、强冲击环境下的测试需求增加，对于测试系统的存活性和可靠性要求提高，而在这类测试应用中，又经常存在触发条件不可控、恶劣环境引起的设备突发断电及设备内部部件松动或损坏等风险，易造成测试数据的永久丢失。
触发采集是动态测试的主要工作模式，目前数据采集设备的触发方式有外部触发、信号触发、手动触发等触发方式，但多数设备在一次采集时仅支持单一的触发方式设置，这对于测试对象状态预估不准确或出现偶发干扰时往往出现不触发或误触发等触发不可靠的现象。
目前的动态测试数据采集设备的数据存储多采用易失性存储（SRAM、DRAM）和非易失存储（FLASH等）相结合的方法，即在触发采集过程中，高速采集的数据先缓存至SRAM等易失性存储器中，待触发过程结束（预设的采样长度采集完成）后，再将易失性存储器的数据读出发送存储至非易失存储器中。通常数据从易失性存储器转存至非易失存储器这个过程的时间是数据有效采样过程时间的数倍。这种设计的原因主要是动态测试要求采样率高（如冲击波测试要求采样率为20MSPS），由于非易失存储器的读写速度远低于易失性存储器，同时非易失存储器频繁读写会大大降低其使用寿命，为保证AD转换后的高速数据流的存储速度及提高存储器使用寿命，现有数据采集仪通常采用的方法。但是对于这种采集存储方法，如果试验过程中，在数据从易失性存储器转存至非易失存储器的过程中出现突发断电等故障，则采集到易失性存储器中的数据将丢失。近期，随着存储芯片工艺的提升和性能升级，非易失存储器的读写速度越来越快，使得采用非易失存储器进行高速存储成为可能。
发明内容
本发明的目的是提出一种动态测试设备高可靠性触发及采集存储方法，通过触发条件的灵活设置、实时写入非易失存储、多级存储冗余备份、异常数据恢复等策略，提高动态测试的可靠性。本发明适合于现场条件复杂、恶劣环境等场合中动态参数的测量，可提高测试数据的可靠性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法，所述动态测试设备具有嵌入式处理器，并配备有易失存储器、非易失存储器和地址信息存储器，所述的非易失存储器具有异常过程数据恢复功能，所述动态测试设备触发及数据采集存储方法包括以下步骤：
步骤S1、利用动态测试设备的嵌入式处理器，根据测试内容设置有效触发检测算法，实现融合外部触发、内部触发、定时触发、手动触发的多种触发和任意采集通道组合的条件组合触发方式，并支持无人值守多次触发；
步骤S2、多类型存储高速同时写入，利用易失存储器、非易失存储器、地址信息存储器的相互配合，在触发信号到达之前，采样数据循环写入易失存储器；在触发信号到达之后，采样数据同时写入易失存储器和非易失存储器；一次触发过程采集结束后，将设置的负延时预采样数据写入非易失存储器，并将当前易失存储器、非易失存储器的操作地址和本次触发采样的采样相关参数写入地址信息存储器；
步骤S3、对采样数据进行多级存储冗余备份，利用测试设备中的易失存储器、非易失存储器和底层工控机存储器、上位机存储器多级备份有效测试数据；
所述的非易失存储器其异常过程数据恢复功能通过以下方法实现：在非易失存储器中设置配置参数数据表，在设备数据采集出现异常时，利用数据读出模块，将异常过程后存储的二进制数据有序读出，并恢复为实际的信号测试波形。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
条件组合触发及无人值守多次触发模式降低了触发条件不可控带来的无法有效触发带来的风险；
采样数据同时写入易失存储器和高速写入非易失存储器的方法降低了设备突发断电情况下测试数据丢失的风险；
多级存储冗余备份和异常过程数据恢复等措施提高了数据的存储可靠性和使用的方便性。
附图说明
图1为实施例1步骤1中多触发方式管理实现示意图。
图2为实施例1步骤2中数据采样过程实时存储方法。
图3为实施例1的四通道20MSPS动态测试设备实现本发明的具体流程图。
图4为实施例1的四通道20MSPS动态测试设备中易失存储器读写速率图。
具体实施方式
下面以四通道20M采样频率的动态信号实时采集存储设备为例，结合附图对本发明做详细说明。
实施例1
一种四通道20M采样频率的动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法，所述四通道20M采样频率的动态测试设备具有嵌入式处理器，并配备有易失存储器、非易失存储器和地址信息存储器，所述的非易失存储器具有异常过程数据恢复功能，所述动态测试设备触发及数据采集存储方法包括以下步骤：
步骤S1、利用动态测试设备的嵌入式处理器，根据测试内容设置有效触发检测算法，实现融合外部触发、内部触发、定时触发、手动触发的多种触发和任意采集通道组合的条件组合触发方式，并支持无人值守多次触发；
如图1所示，本发明步骤1中提出的多种触发和任意采集通道组合的条件组合触发方式其管理方法包括：触发通道选择、触发方式选择和剩余触发次数设置等配置管理，其中触发通道选择可选单个外触发通道、单个信号通道、多个信号通道或外触发信号触发通道组合等方式，触发方式选择可选外部触发、内触发（上升沿、下降沿和电平触发）、手动触发或定时触发，剩余触发次数设置单次、多次或无穷次，组合触发策略的实施可实现上述触发配置参数的任意逻辑关系组合，有效触发检测算法利用嵌入式处理器快速统计触发信号的上升时间、持续时间、脉冲宽度等指标，与标准触发波形做匹配，可有效去除电磁干扰等因素带来的快变短脉冲的误触发情况；
步骤S2、多类型存储高速同时写入，利用易失存储器、非易失存储器、地址信息存储器的相互配合，在触发信号到达之前，采样数据循环写入易失存储器；在触发信号到达之后，采样数据同时写入易失存储器和非易失存储器；一次触发过程采集结束后，将设置的负延时预采样数据写入非易失存储器，并将当前易失存储器、非易失存储器的操作地址和本次触发采样的采样相关参数写入地址信息存储器；
如图2所示，设置触发方式后动态测试设备进入等待触发阶段，在完成单次有效触发时有三个阶段：第一阶段在触发到达前采样数据循环写入易失存储器，第二阶段在触发信号到达之后采样数据同时写入易失存储器和非易失存储器，第三阶段在采样长度满足预设值时一次触发过程采集结束，将设置的负延时预采样数据从易失存储器中读出后写入到非易失存储器，并将当前两种存储器的操作地址和本次触发采样的采样相关参数写入地址信息存储器。
步骤S3、对采样数据进行多级存储冗余备份，利用测试设备中的易失存储器、非易失存储器和底层工控机存储器、上位机存储器多级备份有效测试数据；
所述的非易失存储器其异常过程数据恢复功能通过以下方法实现：在非易失存储器中设置配置参数数据表，在设备数据采集出现异常时，利用数据读出模块，将异常过程后存储的二进制数据有序读出，并恢复为实际的信号测试波形。
为便于理解本发明，现将实施例1中的四通道20MSPS动态测试设备实现本发明的具体流程做更进一步的说明：
如图3所示，所述四通道20MSPS动态测试设备由信号调理电路、AD采样、FPGA处理器、DRAM存储器、地址存储器、CF卡阵列、工控机（或ARM）、备份存储和数据读出接口组成，其中，信号调理电路接收四路传感器信号，完成传感信号向适合AD采样的电压信号的转换；AD采样完成模拟信号向数字信号的转换，本例中AD采样使用两片16位采样速率为20MSPS的AD9269芯片完成；FPGA处理器作为触发及采集存储的控制核心，连接AD、多种存储器和工控机，完成整个过程的流程控制和数据采集、写入和读出；DRAM存储器作为高速率易失存储器，在循环采样和触发阶段均使用；CF卡阵列作为高速率非易失存储器，四个采集通道对应四个CF卡，在触发到达后采样结果直接写入，即使掉电也会保证写入数据的永久保存，本例中使用雷克沙的1000X CF卡稳定写入速率可以高达60MB/s，可以满足20MSPS采样率的实时写入速率要求；地址存储器为小容量的FLASH芯片，用于存储不同次触发采样过程数据的存储地址等信息，便于数据读出时的快速检索；工控机与FPGA相连，完成参数配置和结果显示等工作，同时挂载在工控机上的硬盘、SD卡等可作为一级冗余备份存储；数据读出接口可以是USB、以太网或者光纤，用于正常结束触发的数据直接上传至上位机，也可用于非正常结束触发的测试过程中由上位机控制读出非易失存储器中的测试数据。
实施例1的动态测试设备中易失存储器的读写速率如图4所示，DRAM在FPGA的控制下稳定读写速率均可大于200MB/s，对于动态测试采样速率20MSPS来说，完全满足要求，本例中均采用60M的读写速率；传统的FLASH芯片读写速率较慢，一般在10MB/s以下，近期出现的高速CF卡、固态硬盘等存储介质中的FLASH芯片速率提升，实施例1使用的高速CF卡可以达到稳定的60MB/s读写速率，因此触发后数据同时实时写入DRAM和FLASH成为了可能，发挥FPGA处理器的并行处理能力，结合高速DRAM和FLASH存储器，本发明提出的动态测试高可靠性触发及采集存储方法完全可行。
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (2)

1.一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法，其特征是：所述动态测试设备具有嵌入式处理器，并配备有易失存储器、非易失存储器和地址信息存储器，所述的非易失存储器具有异常过程数据恢复功能，所述动态测试设备触发及数据采集存储方法包括以下步骤：
步骤S1、利用动态测试设备的嵌入式处理器，根据测试内容设置有效触发检测算法，实现融合外部触发、内部触发、定时触发、手动触发的多种触发和任意采集通道组合的条件组合触发方式，并支持无人值守多次触发；
步骤S2、多类型存储高速同时写入，利用易失存储器、非易失存储器、地址信息存储器的相互配合，在触发信号到达之前，采样数据循环写入易失存储器；在触发信号到达之后，采样数据同时写入易失存储器和非易失存储器；一次触发过程采集结束后，将设置的负延时预采样数据写入非易失存储器，并将当前易失存储器、非易失存储器的操作地址和本次触发采样的采样相关参数写入地址信息存储器；
步骤S3、对采样数据进行多级存储冗余备份，利用测试设备中的易失存储器、非易失存储器和底层工控机存储器、上位机存储器多级备份有效测试数据。
2.根据权利要求1所述的一种动态测试设备高可靠性触发及数据采集存储方法，其特征是：所述的非易失存储器其异常过程数据恢复功能通过以下方法实现：在非易失存储器中设置配置参数数据表，在设备数据采集出现异常时，利用数据读出模块，将异常过程后存储的二进制数据有序读出，并恢复为实际的信号测试波形。
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