CN115237369A - 一种高精度信息戳标记方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度信息戳标记方法，涉及电子测量技术领域，包括采集数据流经过位宽拼接后，将拼接后的数据和附加信息位在每个采样时钟下写入异步FIFO；在每个处理时钟下当异步FIFO非空时，每次读出设定长度的数据，插入附加信息戳，形成在数据流中插入附加信息戳的数据格式，实现一段数据才有一个附加信息戳，其中处理时钟频率Fc*N>采样时钟频率Fs。本发明每隔一定长度的采样数据插入一个附加信息戳，后期根据附加信息戳和采样点数计算每个采样点对应的信息戳，相比每个采样点都有一个附加信息，本发明的采样点的信息精度同样很高，而且芯片传输存储处理的数据量会减小很多，便于常规的传输和信息存储。

Description

一种高精度信息戳标记方法
技术领域
本发明涉及电子测量技术领域，具体的说，是一种高精度信息戳标记方法。
背景技术
在数据采样系统和信号处理领域，信号采样频率变得越来越高，对于每个采样点发生时的附加信息（比如时间戳，地理位置，航向速度等）的精度要求也相应越来越高。采样系统每个时钟会输出一个采样点，高采样率意味着高的信息处理能力，这个采样点对应信息戳如何精确标记，如何方便后续系统的传输和存储，这对可编程阵列逻辑FPGA和专用集成电路ASIC设计提出了更高的要求。目前通常的做法有：一、使用更多的并行信号位来标记附加信息，为了保证附加信息的精确性，在采样时钟域下，每个采样点附加信息值。这种处理方式的优势是附加信息精度很高，但是也存在明显的缺陷，当附加信息也需要存储或传输的时候，带来明显的不便，通常情况下，采样数据的位宽一般16位，但是附加信息位数要远大于16位，如果要把附加信息存储或传输时，需要耗费比采样数据还要高的代价；二、后续系统处理需要读取附加信息时，再读取一下最初源头的附加信息。由于采样数据已经到达后级系统处理了，附加信息已经不属于那个采样时刻。这种做法的劣势是附加信息精度不高。在采样率需要越来越高的场景下，给常规的设计方法带来很大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供高精度信息戳标记方法，用于解决现有技术中高采样率下采样点的附加信息传输导致占用传输带宽较大的问题，以及解决了后期处理附加信息导致附加信息精度不高的问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种高精度信息戳标记方法，包括：
步骤S100、采集数据流经过位宽拼接后位宽为W*N，其中，W为采样数据位宽，N为2n（即N为2的n次幂，如，N为2,4,8等），n为正整数；这样做的优点是充分利用电路面积换电路速度的原则，异步FIFO（First In First Out，先进先出的数据缓存器）的读侧可以使用较低频率的时钟做读操作，也能满足在高采样率下采样数据流量和异步FIFO读流量达到平衡；
步骤S200、将拼接后的数据和附加信息位在每个采样时钟下写入异步FIFO；
步骤S300、在每个处理时钟下当异步FIFO非空时，每次读出设定长度的数据，插入附加信息戳，形成在数据流中插入附加信息戳的数据格式，实现一段数据才有一个附加信息戳，其中，读异步FIFO的采样数据位宽为W*N，采样时钟频率Fs和处理时钟频率Fc满足：Fc*N>Fs。
由于异步FIFO的读侧要在数据流里插入附加信息戳，读侧的流量性能一定要大于写侧，因此，必须满足：Fc*W*N>W*Fs，简化之后为Fc>(Fs/N)。
现有技术中在每个采样时钟下，每个采样点都会有一个附加信息，都会写入到异步FIFO中，这样采样点对应的信息精度是非常高的，而本发明中，数据流里面不再是每个采样点都有一个附加信息戳，而是每隔设定长度的采样数据，具有一个附加信息戳，因此需要后续芯片传输存储处理的数据量会减小很多，后期可以根据这个附加信息戳和采样点数来计算出每个采样点对应的信息戳，也同样具有很高的精度。并且这个计算也是比较简单，不会带来很大的软件开销。
读出设定长度的数据后，还包括判断此时是否需要插入附加信息戳，如果不需要，则丢弃这个附加信息位。
所述步骤S300具体包括：
步骤S310、在每个处理时钟下当异步FIFO非空时，关闭读取异步FIFO，将异步FIFO输出的附加信息位插入附加信息戳，设置一个计数器，并将计数器清零；
步骤S320、插入附加信息戳完成后，于异步FIFO非空的当拍时钟以处理时钟频率Fc从异步FIFO读取数据，每读取一个数据，丢弃附加信息戳，计数器加一，直到到达预设的数据块长度，数据块读取完毕。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明提供一种高精度信息戳标记方法，每隔设定长度的采样数据，具有一个附加信息戳，后期可以根据这个附加信息戳和采样点数来计算出每个采样点对应的信息戳，相比现有技术中每个采样点都有一个附加信息，本发明的采样点的信息精度同样很高，而且芯片传输存储处理的数据量会减小很多，便于常规的传输和信息存储。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的采样时序图；
图3为本发明中插入附加信息戳的流程图；
图4为本发明中的数据格式示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
结合图1所示，一种高精度信息戳标记方法，包括：
步骤S100、采集数据流经过位宽拼接后位宽为W*N，其中，W为采样数据位宽，N为2n（即N为2的n次幂，如，N为2,4,8等），n为正整数；这样做的优点是充分利用电路面积换电路速度的原则，异步FIFO的读侧可以使用较低频率的时钟做读操作，也能达到在高采样率下采样数据流量和异步FIFO读流量达到平衡，图2展示了采样时钟，采样数据和时间戳的关系；
步骤S200、将拼接后的数据和附加信息位在每个采样时钟下写入异步FIFO；
步骤S300、在每个处理时钟下当异步FIFO非空时，每次读出设定长度的数据，插入附加信息戳，形成在数据流中插入附加信息戳的数据格式，如图4所示，数据块包含N’个采样点，N’为N的倍数，实现一段数据才有一个附加信息戳，其中，读异步FIFO的采样数据位宽为W*N，由于异步FIFO的读侧要在数据流里插入附加信息戳，读侧的流量性能一定要大于写侧，因此采样时钟频率Fs和处理时钟频率Fc满足：Fc*N>Fs。
如图3所示，所述步骤S300具体包括：
步骤S310、在每个处理时钟下当异步FIFO非空时，关闭读取异步FIFO，将异步FIFO输出的附加信息位插入附加信息戳，设置一个计数器，并将计数器清零；
步骤S320、插入附加信息戳完成后，于异步FIFO非空的当拍时钟以处理时钟频率Fc从异步FIFO读取数据，每读取一个数据，丢弃附加信息戳，计数器加一，直到到达预设的数据块长度，数据块读取完毕；
由于异步FIFO的读侧要在数据流里插入附加信息戳，读侧的流量性能一定要大于写侧，因此，必须满足：Fc*W*N>W*Fs，简化之后为Fc>(Fs/N)。一个设定长度的数据块读完之后度附近信息戳，由于读异步FIFO的每拍数据都带有唯一的信息戳，但不是每个信息戳都会被写入数据流中，因此设置向后级数据流中插入附加信息戳，是不能读异步FIFO的，由于读侧的流量性能大于写侧的流量性能，能够保证异步FIFO不会写溢出。
现有技术中在每个采样时钟下，每个采样点都会有一个附加信息，都会写入到异步FIFO中，这样采样点对应的信息精度是非常高的，而本发明中，数据流里面不再是每个采样点都有一个附加信息戳，而是每隔设定的采样数据，具有一个附加信息戳，因此需要后续芯片传输存储处理的数据量会减小很多，后期可以根据这个附加信息戳和采样点数来计算出每个采样点对应的信息戳，也同样具有很高的精度。并且这个计算也是比较简单，不会带来很大的软件开销。
读出设定长度的数据后，还包括判断此时是否需要插入附加信息戳，如果不需要，则丢弃这个附加信息位。附加信息戳的长度和格式是可以调整的，根据系统设计需求定制，只需满足不因为插入附加信息戳而造成异步FIFO写侧溢出则可。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (3)

1.一种高精度信息戳标记方法，其特征在于，包括：
步骤S100、采集数据流经过位宽拼接后位宽为W*N，其中，W为采样数据位宽，N为2n，n为正整数；
步骤S200、将拼接后的数据和附加信息位在每个采样时钟下写入异步FIFO；
步骤S300、在每个处理时钟下当异步FIFO非空时，每次读出设定长度的数据，插入附加信息戳，形成在数据流中插入附加信息戳的数据格式，实现一段数据才有一个附加信息戳，其中，读异步FIFO的采样数据位宽为W*N，采样时钟频率Fs和处理时钟频率Fc满足：Fc*N>Fs。
2.根据权利要求1所述的一种高精度信息戳标记方法，其特征在于，读出设定长度的数据后，还包括判断此时是否需要插入附加信息戳，如果不需要，则丢弃这个附加信息位。
3.根据权利要求1所述的一种高精度信息戳标记方法，其特征在于，所述步骤S300具体包括：
步骤S310、在每个处理时钟下当异步FIFO非空时，关闭读取异步FIFO，将异步FIFO输出的附加信息位插入附加信息戳，设置一个计数器，并将计数器清零；
步骤S320、插入附加信息戳完成后，于异步FIFO非空的当拍时钟以处理时钟频率Fc从异步FIFO读取数据，每读取一个数据，丢弃附加信息戳，计数器加一，直到到达预设的数据块长度，数据块读取完毕。
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