CN115344524A - 一种基于soc平台的综合数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种基于SOC平台的综合数据采集系统，用于采集飞机的模拟信号、音频信号、离散信号、视频信号以及总线信号并打包发送至记录设备；综合数据采集系统基于SOC双核技术配置任务调度算法、主核数据整理及任务调度算法及从核综合数据采集算法实现，包括集成在一个电路模块中的SoC最小系统以及数据采集与转发部分。与以往数据采集传输设备相比，本发明模块体积小，重量轻，数据采集与传输实时，高效，便于日常对飞机健康状态进行维护。
Description
技术领域
本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种基于SOC平台的综合数据采集系统。
背景技术
随着海上空域作战的发展，远程飞行和高精度的电子作战越来越多，对飞机自身重量和航电系统的高集成度、高可靠性提出了严峻的挑战，并且长航时需要飞机稳定可靠的工作，为此飞机减重设计和及时掌握机上各部件的工作状态尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于SOC双核的综合数据采集系统，产品体积方面可以有效减少产品体积，减轻重量，功能方面可以实现多源数据的实时可靠采集，不同任务的挂载及多任务间的高效调度，多源数据整理转发等；此设计方法实时将数据传输给机上显示设备，供飞行员第一时间了解机上相关部件的工作情况；与此同时此设计方法将数据传输给机上记录设备，供地面下载分析数据进行分析，及时为飞行员作战训练做出有效决策。
为了实现上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：
一种基于SOC平台的综合数据采集系统，用于采集飞机的模拟信号、音频信号、离散信号、视频信号以及总线信号并打包发送至记录设备；
所述综合数据采集系统基于SOC双核技术配置任务调度算法、主核数据整理及任务调度算法及从核综合数据采集算法实现，包括集成在一个电路模块中的SoC最小系统以及数据采集与转发部分。
进一步的，所述综合数据采集系统包括：
电源转换电路，为所述综合数据采集系统提供需求电压；
SOC电路，包括PL部分以及PS部分，所述PL部分用于逻辑时序控制，所述PS部分用于任务处理；
复位电路，用于看门狗复位所述SOC最小系统；
DDR，为SOC最小系统提供数据处理缓存区；
FLASH，为SOC最小系统提供程序缓存区；
天文时钟，用于获取时间信息。
进一步的，所述PL部分为可编程逻辑单元，实现机上相关传感器及开关电路的数据采集的时序控制；
PS部分包含双核的ARM处理器，集成内存控制器及所述复位电路、DDR以及FLASH；
所述ARM处理器的主核实现多源数据的整理转发和任务间的调度；
从核通过APB桥输出异步访问时序以采集总线数据以及，
通过外扩交换机部分采集机上其他设备的音视频数据。
进一步的，所述主核配置有数据转发及任务调度管理算法，所述任务调度管理算法用于通过从核对数据采集模块采集的数据进行接收，通过挂载不同的任务管理核内数据流以实现任务并行处理。
进一步的，所述任务并行处理的方式为：模块上电后主核与从核完成各任务初始化；主核发送数据采集命令给从核，从核调用采集驱动函数进行数据采集；主核发送数据接收命令给从核，从核将采集的数据发送给主核，主核接收到数据后进行数据整理，并将整理后的数据发送给记录设备、航电处理模块以及地面维护设备。
进一步的，所述数据采集与转发部分包括：
开关量采集接口，用于采集所述离散信号；
模拟量采集接口，用于采集模拟信号；
总线采集接口，用于采集总线信号；
数据交互接口，用于离散信号、模拟信号以及总线信号的打包与转发。
采用上述技术方案，本发明能够带来以下有效果：
本发明综合数据采集模块，可以实时采集多种类型的飞行数据，并通过数据转发和任务调度算法进行高效的数据交互，可通过模块内设置以太网和存储设备，与任务分系统、地面维护设备进行通信，通信速率快速、稳定，与以往数据采集传输设备相比，本发明模块体积小，重量轻，数据采集与传输实时，高效，便于日常对飞机健康状态进行维护。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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它的附图。
图1本发明具体实施方式中基于SOC平台的综合数据采集系统的综合数据采集与传输交联原理框图；
图2本发明具体实施方式中综合数据采集于传输硬件框架原理图；
图3本发明具体实施方式中综合数据采集与传输工作流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
在本发明的一个实施例中，提出一种基于SOC平台的综合数据采集系统，其特征在于，用于采集飞机的模拟信号、音频信号、离散信号、视频信号以及总线信号并打包发送至记录设备；
所述综合数据采集系统基于SOC双核技术配置任务调度算法、主核数据整理及任务调度算法及从核综合数据采集算法实现，包括集成在一个电路模块中的SoC最小系统以及数据采集与转发部分。
在本实施例中，所述综合数据采集系统包括：
电源转换电路，为所述综合数据采集系统提供需求电压；
SOC电路，包括PL部分以及PS部分，所述PL部分用于逻辑时序控制，所述PS部分用于任务处理；
复位电路，用于看门狗复位所述SOC最小系统；
DDR，为SOC最小系统提供数据处理缓存区；
FLASH，为SOC最小系统提供程序缓存区；
天文时钟，用于获取时间信息。
在本实施例中，所述PL部分为可编程逻辑单元，实现机上相关传感器及开关电路的数据采集的时序控制；
PS部分包含双核的ARM处理器，集成内存控制器及所述复位电路、DDR以及FLASH；
所述ARM处理器的主核实现多源数据的整理转发和任务间的调度；
从核通过APB桥输出异步访问时序以采集总线数据以及，
通过外扩交换机部分采集机上其他设备的音视频数据。
在本实施例中，所述主核配置有数据转发及任务调度管理算法，所述任务调度管理算法用于通过从核对数据采集模块采集的数据进行接收，通过挂载不同的任务管理核内数据流以实现任务并行处理。
在本实施例中，所述任务并行处理的方式为：模块上电后主核与从核完成各任务初始化；主核发送数据采集命令给从核，从核调用采集驱动函数进行数据采集；主核发送数据接收命令给从核，从核将采集的数据发送给主核，主核接收到数据后进行数据整理，并将整理后的数据发送给记录设备、航电处理模块以及地面维护设备。
在本实施例中，所述数据采集与转发部分包括：
开关量采集接口，用于采集所述离散信号；
模拟量采集接口，用于采集模拟信号；
总线采集接口，用于采集总线信号；
数据交互接口，用于离散信号、模拟信号以及总线信号的打包与转发。
请参阅图1，本实施例的SOC平台的综合数据采集系统包括航电设备间的综合数据采集，与存储设备，地面维护设备，航电处理模块间的通信，以及给采集处理模块的供电部分。
请参阅图2，本发明综合数据采集与传输模块内部硬件框架包括模拟量、开关量、总线数据采集部分；SOC最小系统配置部分，包括复位电路、DDR、FLASH、时钟管理等部分；电源转化供电部分，源端输入+15V，+5V，通过电源转换电路转化成3.3V，1.8V，1.0V，1.5V，-15V等为相关模块供电；设备间以太网传输部分，包括与存储设备、地面设备、航电处理模块等的通信。
请参阅图3，本发明综合数据采集与传输方法图如下：模块上电后主核与从核完成各任务初始化；主核发送数据采集命令给从核，从核调用采集驱动函数进行数据采集；主核发送数据接收命令给从核，从核将采集的数据发送给主核，主核接收到数据后进行数据整理，并将整理后的数据发送给记录设备，航电处理模块，地面维护设备。
本实施例对于飞机各部件所产生的工作数据，设计综合数据实时采集系统，充分考虑到采集数据的多源性，数据处理的实时高效性，多任务并行的复杂性等要求，结合SOC双核技术设计任务调度算法，主核数据整理及任务调度算法及从核综合数据采集算法，提高飞机实时分析系统算力，保证数据采集的实时性及准确性。
本实施例综合数据实时采集系统通过采集模块将机上部件产生的工作数据进行实时采集，将原始数据发送至采集处理模块进行数据整理，之后将数据传输至存储设备进行存储，为地面维护人员提供可靠的飞行健康判断及时频域的数据分析。
本实施例的多数据采集及处理算法基于SOC架构平台，此平台将FPGA和ARM进行高度集成，节省了印制板空间，并丰富了功能模块；SoC架构包括PL部分和PS部分。PL部分为可编程逻辑单元，实现机上相关传感器及开关电路的数据采集。PS部分包含双核的Cortex-A9处理器，此部分集成了内存控制器和大量的外设，主核实现多源数据的整理转发和任务间的调度；从核部分通过APB桥输出异步访问时序从而采集总线数据，通过外扩交换机部分采集机上其他设备的音视频数据。
本实施例的主核数据转发及任务调度管理算法，旨在通过从核对数据采集模块采集的数据进行接收，通过挂载不同的任务管理核内数据流以实现任务并行处理，从而降低系统时延提高数据时效性。
本实施例的所述的主核数据转发和任务间的调度算法，基于从核的多数据实时，高效，准确的采集，并通过主核挂载的数据处理发送任务为地面维护人员提供可靠的飞行健康判断依据。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种基于SOC平台的综合数据采集系统，其特征在于，用于采集飞机的模拟信号、音频信号、离散信号、视频信号以及总线信号并打包发送至记录设备；
所述综合数据采集系统基于SOC双核技术配置任务调度算法、主核数据整理及任务调度算法及从核综合数据采集算法实现，包括集成在一个电路模块中的SoC最小系统以及数据采集与转发部分。
2.根据权利要求1所述的基于SOC平台的综合数据采集系统，其特征在于，所述综合数据采集系统包括：
电源转换电路，为所述综合数据采集系统提供需求电压；
SOC电路，包括PL部分以及PS部分，所述PL部分用于逻辑时序控制，所述PS部分用于任务处理；
复位电路，用于看门狗复位所述SOC最小系统；
DDR，为SOC最小系统提供数据处理缓存区；
FLASH，为SOC最小系统提供程序缓存区；
天文时钟，用于获取时间信息。
3.根据权利要求2所述的基于SOC平台的综合数据采集系统，其特征在于，所述PL部分为可编程逻辑单元，实现机上相关传感器及开关电路的数据采集的时序控制；
PS部分包含双核的ARM处理器，集成内存控制器及所述复位电路、DDR以及FLASH；
所述ARM处理器的主核实现多源数据的整理转发和任务间的调度；
从核通过APB桥输出异步访问时序以采集总线数据以及，
通过外扩交换机部分采集机上其他设备的音视频数据。
4.根据权利要求3所述的基于SOC平台的综合数据采集系统，其特征在于，所述主核配置有数据转发及任务调度管理算法，所述任务调度管理算法用于通过从核对数据采集模块采集的数据进行接收，通过挂载不同的任务管理核内数据流以实现任务并行处理。
5.根据权利要求4所述的基于SOC平台的综合数据采集系统，其特征在于，所述任务并行处理的方式为：模块上电后主核与从核完成各任务初始化；主核发送数据采集命令给从核，从核调用采集驱动函数进行数据采集；主核发送数据接收命令给从核，从核将采集的数据发送给主核，主核接收到数据后进行数据整理，并将整理后的数据发送给记录设备、航电处理模块以及地面维护设备。
6.根据权利要求5所述的基于SOC平台的综合数据采集系统，其特征在于，所述数据采集与转发部分包括：
开关量采集接口，用于采集所述离散信号；
模拟量采集接口，用于采集模拟信号；
总线采集接口，用于采集总线信号；
数据交互接口，用于离散信号、模拟信号以及总线信号的打包与转发。
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| CN202210827269.1A CN115344524A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种基于soc平台的综合数据采集系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115622592A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-01-17 | 翱捷科技(深圳)有限公司 | 音频数据获取方法、系统及存储介质 |
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2022
- 2022-07-13 CN CN202210827269.1A patent/CN115344524A/zh active Pending
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