CN112002115B - 一种数据采集方法及数据处理器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种数据采集方法及数据处理器，能够保证数据的可靠稳定采集。方法包括：数据处理器采集数据；所述数据处理器将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包含本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；所述数据处理器将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；在所述数据处理器接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置。

Description

一种数据采集方法及数据处理器
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种数据采集方法及数据处理器。
背景技术
目前，无线传感器网络由于低功耗、部署便捷等优势越来越广泛地应用在数据采集应用中。在许多数据采集应用，如环境监测、建筑物结构监测中，对于数据可靠性、实时性和完整性有很高的要求。
传统的无线传感器在使用过程中，会由于无线连接短期或长期中断而产生数据中断的问题，而且由于阻塞中断的数据会丢失而无法恢复，在数据要求严格连续的场景可用性低。
发明内容
本发明实施例提供一种数据采集方法及数据处理器，用以解决现有技术中无线连接短期或长期中断而产生数据中断的缺陷，实现数据的可靠稳定采集。
本发明实施例提供一种数据采集方法，包括：
数据处理器采集数据；
所述数据处理器将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；
所述数据处理器将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；
在所述数据处理器接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置。
根据本发明一个实施例的数据采集方法，所述方法还包括：
所述数据处理器设置信号量，所述信号量包括：下一个发送点的指针p、发送完成数据的序列号x、一级缓存采集完成的数据指针i以及二级缓存末尾数据指针k。
根据本发明一个实施例的数据采集方法，所述一级缓存和所述二级缓存采用Ring模式，若所述一级缓存或所述二级缓存持续更新，缓存达到最大容量后，最新缓存的数据会覆盖最初的数据。
根据本发明一个实施例的数据采集方法，所述数据处理器基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头，包括：
所述数据处理器获取打包后得到的数据包的有效载荷；
所述数据处理器根据所述有效载荷生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头。
根据本发明一个实施例的数据采集方法，所述方法还包括：
所述数据处理器判断是否接收到所述采集完成事件；
若所述数据处理器接收到所述采集完成事件，则将所述一级缓存中的所述数据包置入外部的二级缓存末尾；
更新所述二级缓存末尾数据指针k，使得更新后的所述二级缓存末尾数据指针k指向当前二级缓存末尾；
所述数据处理器判断所述下一个发送点的指针p处的序列号与所述发送完成数据的序列号x是否相等；
若不相等，则所述数据处理器发送所述下一个发送点的指针p处的数据；若发送成功，则更新所述发送完成数据的序列号x；
若相等，则所述数据处理器判断所述下一个发送点的指针p是否指向更新后的所述二级缓存末尾数据指针k；若否，则将所述下一个发送点的指针p指向下一数据位置。
根据本发明一个实施例的数据采集方法，所述数据处理器采集数据，包括：
所述数据处理器按照设定的采样频率和采样长度采集数据。
根据本发明一个实施例的数据采集方法，所述数据处理器将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头，包括：
所述数据处理器将采集到的数据按照设定的打包模式打包，加入数据头，所述数据头包括全局唯一的本包数据特点的序列号和前序数据序列号。
本发明实施例还提供一种数据处理器，包括：采集单元，用于采集数据；
生成单元，用于将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；
处理单元，用于将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；
切换单元，用于在接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述数据采集方法的步骤。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述数据采集方法的步骤。
本发明实施例提供的数据采集方法及数据处理器，通过数据打包维护数据连续性，并基于一级缓存的循环更换实现数据的稳定采集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种系统架构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种数据采集方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种数据的组织结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种数据发送任务运行流程图；
图5是本发明实施例提供的一种数据处理器的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面介绍下本发明实施例中的数据处理器所处的系统架构，图1为本发明实施例提供的一种系统架构示意图，该系统架构提供数据处理器的数据采集功能，如图1所示，数据处理器分别使用直接存储器存取(Direct Memory Access，DMA)通道与传感器、数据二级缓存(NADA)、无线网络接口(interface)连接，数据处理器带RAM作为数据一级缓存，数据二级缓存与无线interface通过数据处理器搭建虚拟通道。
在上述系统架构的基础上，请参阅图2，本发明实施例公开了一种数据采集方法，包括：
201、数据处理器采集数据；
通常，数据处理器可以按照设定的采样频率和采样长度采集数据。结合上述系统架构，数据处理器可以按照设定的采样频率和采样长度使用DMA通过数据总线从传感器采集数据。
202、所述数据处理器将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；
在数据处理器采集到数据后，数据处理器可以将采集到的数据按照设定的打包模式打包，加入数据头，数据头包括全局唯一的本包数据特点的序列号和前序数据序列号，以使数据包连续可追溯。
203、所述数据处理器将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；
其中，一级缓存的等待位置即一级缓存的指定位置。通常可以按照预设的一级缓存采集完成的数据指针i将数据包置入一级缓存的等待位置处。
204、在所述数据处理器接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置。
在触发采集完成事件给数据处理器后，由数据处理器进行调度，切换一级缓存的等待位置到下一空闲位置，其中一级缓存的等待位置的编号可以为i，空闲位置的编号可以为(i+1)％2。
可见，通过数据头的规范维护数据连续性，保证所有的数据都能够连续采集并且按照规范打包，基于一级缓存的循环更换实现稳定采集。
在前述方法实施例的基础上，所述方法还包括：
所述数据处理器设置信号量，所述信号量包括：下一个发送点的指针p、发送完成数据的序列号x、一级缓存采集完成的数据指针i以及二级缓存末尾数据指针k。
其中，所述下一个发送点的指针p指向二级缓存地址，所述一级缓存采集完成的数据指针i的缓存深度为2，i<2，所述二级缓存末尾数据指针k的缓存深度为n，k<n。
在前述方法实施例的基础上，所述一级缓存和所述二级缓存采用Ring模式，若所述一级缓存或所述二级缓存持续更新，缓存达到最大容量后，最新缓存的数据会覆盖最初的数据。
在前述方法实施例的基础上，所述数据处理器基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头，包括：
所述数据处理器获取打包后得到的数据包的有效载荷；
所述数据处理器根据所述有效载荷生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头。
需要说明的是，为了保证数据连续可识别，所传输的数据的组织结构可以参见图3，图3中的数据序列号根据对应数据的有效载荷(payload)产生，以保证全局唯一。
下面通过具体实施例对数据发送的运行流程进行说明，请参阅图4，本发明实施例公开了一种数据发送任务运行流程图，包括：
401、判断是否接收到采集完成事件，若是，则执行步骤402，否者执行步骤404；
402、将一级缓存中的数据包置入外部的二级缓存末尾，再执行步骤403；
具体地，将一级缓存中完成的数据搬移新增到二级缓存中的数据链末尾(k+1)％n。
403、更新二级缓存末尾数据指针k，再执行步骤404；
具体地，更新二级缓存末尾数据指针k，并使得更新后的二级缓存末尾数据指针k指向当前二级缓存末尾。
404、判断下一个发送点的指针p处的序列号与发送完成数据的序列号x是否相等，若相等，则执行步骤408，若不相等，则执行步骤405；
405、发送下一个发送点的指针p处的数据，再执行步骤406；
406、判断是否发送成功，若成功，则执行步骤407，否则返回执行步骤401；
407、更新发送完成数据的序列号x，再执行步骤408；
408、判断下一个发送点的指针p是否指向当前的二级缓存末尾数据指针k，若是，则返回执行步骤401，否则执行步骤409；
409、将下一个发送点的指针p指向下一数据位置，再返回执行步骤401。
具体地，当前的二级缓存末尾数据指针k存在更新前和更新后两种情况：
情况1：若接收到采集完成事件，如果下一个发送点的指针p指向更新后的二级缓存末尾数据指针k，则说明所有数据都进行了发送，无需更新下一个发送点的指针p，否则将下一个发送点的指针p指向下一数据位置，即更新下一个发送点的指针p。
情况2，若未接收到采集完成事件，则无需更新二级缓存末尾数据指针k，如果下一个发送点的指针p指向二级缓存末尾数据指针k(更新前的二级缓存末尾数据指针k)，则说明所有数据都进行了发送，无需更新下一个发送点的指针p，否则将下一个发送点的指针p指向下一数据位置，即更新下一个发送点的指针p。
可见，数据发送任务通过二级缓存实现，在二级缓存存储能力范围内保证数据不丢失。通过高速通道将一级缓存中的数据全部放到二级缓存中，然后通过下一个发送点的指针p和发送完成数据的序列号x综合判断是否需要进行发送任务以及哪些数据需要发送。
下面对本发明实施例提供的数据处理器进行描述，下文描述的数据处理器与上文描述的数据采集方法可相互对应参照。
请参阅图5，该数据处理器包括：
采集单元501，用于采集数据；
生成单元502，用于将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；
处理单元503，用于将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；
切换单元504，用于在接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置。
本发明实施例提供的数据处理器，通过数据打包维护数据连续性，并基于一级缓存的循环更换实现数据的稳定采集。
本发明实施例的数据处理器，可以用于执行前述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)601、通信接口(Communications Interface)602、存储器(memory)603和通信总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过通信总线604完成相互间的通信。处理器601可以调用存储器603中的逻辑指令，以执行如下方法：采集数据；将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置。
此外，上述的存储器603中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：采集数据；将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种数据采集方法，其特征在于，包括：
数据处理器采集数据；
所述数据处理器将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；
所述数据处理器将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；
在所述数据处理器接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置；
其中，所述方法还包括：
所述数据处理器设置信号量，所述信号量包括：下一个发送点的指针p、发送完成数据的序列号x、一级缓存采集完成的数据指针i以及二级缓存末尾数据指针k；
所述方法还包括：
所述数据处理器判断是否接收到所述采集完成事件；
若所述数据处理器接收到所述采集完成事件，则将所述一级缓存中的所述数据包置入外部的二级缓存末尾；
更新所述二级缓存末尾数据指针k，使得更新后的所述二级缓存末尾数据指针k指向当前二级缓存末尾；
所述数据处理器判断所述下一个发送点的指针p处的序列号与所述发送完成数据的序列号x是否相等；
若不相等，则所述数据处理器发送所述下一个发送点的指针p处的数据；若发送成功，则更新所述发送完成数据的序列号x；
若相等，则所述数据处理器判断所述下一个发送点的指针p是否指向更新后的所述二级缓存末尾数据指针k；若否，则将所述下一个发送点的指针p指向下一数据位置。
2.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述一级缓存和所述二级缓存采用Ring模式，若所述一级缓存或所述二级缓存持续更新，缓存达到最大容量后，最新缓存的数据会覆盖最初的数据。
3.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据处理器基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头，包括：
所述数据处理器获取打包后得到的数据包的有效载荷；
所述数据处理器根据所述有效载荷生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头。
4.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据处理器采集数据，包括：
所述数据处理器按照设定的采样频率和采样长度采集数据。
5.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据处理器将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头，包括：
所述数据处理器将采集到的数据按照设定的打包模式打包，加入数据头，所述数据头包括全局唯一的本包数据特点的序列号和前序数据序列号。
6.一种数据处理器，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集数据；
生成单元，用于将采集到的所述数据进行打包，并基于打包后得到的数据包生成包括本包数据特点的序列号和前序数据序列号的数据头；
处理单元，用于将携带有所述数据头的所述数据包置入内置的一级缓存的等待位置处；
切换单元，用于在接收到采集完成事件后，切换所述一级缓存的等待位置到下一空闲位置；
所述处理器还包括：设置单元，用于所述数据处理器设置信号量，所述信号量包括：下一个发送点的指针p、发送完成数据的序列号x、一级缓存采集完成的数据指针i以及二级缓存末尾数据指针k；
所述处理器还包括：判断单元，用于所述数据处理器判断是否接收到所述采集完成事件；
若所述数据处理器接收到所述采集完成事件，则将所述一级缓存中的所述数据包置入外部的二级缓存末尾；
更新所述二级缓存末尾数据指针k，使得更新后的所述二级缓存末尾数据指针k指向当前二级缓存末尾；
所述数据处理器判断所述下一个发送点的指针p处的序列号与所述发送完成数据的序列号x是否相等；
若不相等，则所述数据处理器发送所述下一个发送点的指针p处的数据；若发送成功，则更新所述发送完成数据的序列号x；
若相等，则所述数据处理器判断所述下一个发送点的指针p是否指向更新后的所述二级缓存末尾数据指针k；若否，则将所述下一个发送点的指针p指向下一数据位置。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述数据采集方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述数据采集方法的步骤。
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