基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括采樣控制器、同步器、RAM控制器、兩個(gè)緩存和一單口RAM，采樣控制器用于采集輸入的數(shù)據(jù)并存入兩個(gè)緩存中，緩存用于向該采樣控制器發(fā)出存滿信號(hào)，采樣控制器接收到兩個(gè)緩存發(fā)出的存滿信號(hào)則分別相應(yīng)地將采集到的數(shù)據(jù)存入緩存并輸出握手信號(hào)至同步器；同步器用于轉(zhuǎn)換握手信號(hào)，以控制RAM控制器從緩存讀取數(shù)據(jù)并存入單口RAM。本實(shí)用新型的基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過采用兩個(gè)緩存，在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘幕A(chǔ)上，能夠節(jié)省RAM資源并且大大降低了在高速數(shù)據(jù)采集中對(duì)于本地系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率的要求，節(jié)省了成本。
【專利說明】基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)采集是獲取信息最原始也最關(guān)鍵的一環(huán)，因而在很多行業(yè)或領(lǐng)域都有著廣泛的需求和應(yīng)用。特別是高速數(shù)據(jù)采集，具有極高的采樣率，尤其適用于信號(hào)急速變化的場(chǎng)合。在很多應(yīng)用領(lǐng)域，比如分布式光纖測(cè)溫方面，原始信號(hào)非常微弱，通常都需要重復(fù)多次采樣同一數(shù)據(jù)以進(jìn)行累加平均，從而達(dá)到消噪去擾的目的。
[0003]由于普通時(shí)鐘系統(tǒng)存在著限制時(shí)鐘頻率的弊端，現(xiàn)在很多高速數(shù)據(jù)采集都采用源同步系統(tǒng)。所謂源同步系統(tǒng)，就是源端發(fā)出的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)是同步傳輸?shù)?，它們滿足一定的時(shí)序要求，最理想的情況是時(shí)鐘有效沿(如上升沿)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)信號(hào)的正中央，如附圖1所示，附圖1中上半部分表示源端發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，下半部分表示源端發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)。源同步系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是大大提升了總線的速度，在理論上信號(hào)的傳送可以不受傳輸延遲的影響。
[0004]此外，在數(shù)字電路系統(tǒng)中，通常都會(huì)涉及時(shí)鐘域的轉(zhuǎn)換，而如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠地跨時(shí)鐘域往往是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在基于源同步系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)采集方法中，需要考慮的最主要問題就是解決跨時(shí)鐘域數(shù)據(jù)的可靠傳輸以及微弱有用信號(hào)的消噪去擾。現(xiàn)有技術(shù)中，基于源同步系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)采集方法的構(gòu)思是將本地系統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)外在源同步系統(tǒng)輸出的時(shí)鐘信號(hào)做同步化處理。
[0005]這樣的處理方法盡管解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詥栴}，但為提高數(shù)據(jù)的讀寫速率，會(huì)導(dǎo)致在資源比較緊張的場(chǎng)合無法使用或者提高系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本。同時(shí)對(duì)于本地系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率有較高的要求，一般需要本地系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率達(dá)到外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率的四倍以上。這就導(dǎo)致該方法無法應(yīng)用在更高速的數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合或者大大提高系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本。比如Altera公司的Cyclone IV系列FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)，其最高時(shí)鐘頻率為450MHz，按照最低四倍的要求，這意味著采用該系列FPGA只能應(yīng)用在外在源同步系統(tǒng)時(shí)鐘頻率不高于112.5MHz的場(chǎng)合。如果要應(yīng)用在外在源同步系統(tǒng)時(shí)鐘頻率高達(dá)200MHz以上的場(chǎng)合，就必須采用性能更高，價(jià)格也更貴的FPGA來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)資源比較緊張的場(chǎng)合無法使用，對(duì)于本地系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率的要求過高，難以在成本較低的情況下應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合下的缺陷，提出一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:
[0008]本實(shí)用新型提供了一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，包括采樣控制器、同步器、RAM控制器、第一緩存、第二緩存和單口 RAM ；[0009]該采樣控制器用于采集輸入的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)存入第一緩存和第二緩存，第一緩存用于向該采樣控制器發(fā)出一第一存滿信號(hào)，第二緩存用于向該采樣控制器發(fā)出一第二存滿信號(hào)，該采樣控制器接收到該第一存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第二緩存并輸出第一握手信號(hào)至該同步器、接收到該第二存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第一緩存并輸出第二握手信號(hào)至該同步器；
[0010]該同步器用于將接收到的第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)，并將第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)輸出至該RAM控制器；
[0011]該RAM控制器用于在接收到第三握手信號(hào)時(shí)從第一緩存讀取數(shù)據(jù)并存入單口RAM，在接收到第四握手信號(hào)時(shí)從第二緩存讀取數(shù)據(jù)并存入單口 RAM。
[0012]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，RAM是指隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，該采樣控制器所采集輸入的數(shù)據(jù)，即采集外在源同步系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)。相應(yīng)地，對(duì)于外在源同步系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的采集對(duì)應(yīng)于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，因此第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)也對(duì)應(yīng)于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。
[0013]該同步器將第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)轉(zhuǎn)換為第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)后，第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)不再對(duì)應(yīng)于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，而可以是對(duì)應(yīng)于本地系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)分別可以觸發(fā)該RAM控制器從兩個(gè)緩存中讀出數(shù)據(jù)，并存入單口 RAM中。并且存入單口 RAM的數(shù)據(jù)可以是以累加的形式存入至單口 RAM中。
[0014]需要提到的是，第一緩存和第二緩存只是作為數(shù)據(jù)緩存使用，其占據(jù)的容量不過幾個(gè)到幾十個(gè)字節(jié)的大小，占據(jù)的存儲(chǔ)資源很小。
[0015]較佳地，該同步器包括首級(jí)觸發(fā)器和末級(jí)觸發(fā)器，該首級(jí)觸發(fā)器用于鎖存第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)，該末級(jí)觸發(fā)器用于輸出第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)至該RAM控制器。該首級(jí)觸發(fā)器和該末級(jí)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)可以是對(duì)應(yīng)于本地系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率的，而和外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率不相同的。
[0016]較佳地，第一緩存和第二緩存存入的數(shù)據(jù)寬度小于讀出的數(shù)據(jù)寬度。也就是說，第一緩存和第二緩存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)口的數(shù)據(jù)寬度分別小于數(shù)據(jù)讀取口的數(shù)據(jù)寬度。
[0017]較佳地，該第一緩存為第一雙口 RAM，該第二緩存為第二雙口 RAM。
[0018]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雙口 RAM是在一個(gè)SRAM存儲(chǔ)器(即靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)上具有兩套完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)線、地址線和讀寫控制線，并允許兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)同時(shí)對(duì)該存儲(chǔ)器進(jìn)行隨機(jī)性的訪問，即共享式多端口存儲(chǔ)器。
[0019]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，即兩個(gè)緩存存入的數(shù)據(jù)寬度可以小于讀出的數(shù)據(jù)寬度，這樣就能夠適用于本地系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率小于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率的情況下。并且，盡管本地系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率可能較低，但通過第一緩存和第二緩存各自承擔(dān)一定的數(shù)據(jù)緩存作用，采樣速度并沒有降低。
[0020]需要提到的是，如此設(shè)置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)雖然采用了三片RAM資源，看似采用的RAM資源較多，但實(shí)際上其中第一緩存和第二緩存只是作為緩存使用，占據(jù)的容量不過幾個(gè)到幾十個(gè)字節(jié)的大小，相比現(xiàn)有技術(shù)中作為主要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的RAM需要占用幾千乃至數(shù)百千字節(jié)來說，資源占用率大大降低，幾乎可以忽略。
[0021]較佳地，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括輸出裝置，該輸出裝置用于從單口 RAM讀取數(shù)據(jù)并輸出至外部設(shè)備。
[0022]應(yīng)當(dāng)理解的是，這種數(shù)據(jù)的讀取和輸出通常可以是在完成指定的數(shù)據(jù)采集個(gè)數(shù)和累加次數(shù)之后，由輸出裝置來完成，而數(shù)據(jù)的輸出可以是發(fā)給其他邏輯或接口進(jìn)行處理或傳輸。
[0023]在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本實(shí)用新型各較佳實(shí)例。
[0024]本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于:
[0025]本實(shí)用新型的基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過采用兩個(gè)緩存，在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘幕A(chǔ)上，能夠節(jié)省RAM資源并且大大降低了在高速數(shù)據(jù)采集中對(duì)于本地系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率的要求，節(jié)省了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為源同步系統(tǒng)中理想的時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的時(shí)序關(guān)系示意圖。
[0027]圖2為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但并不因此將本實(shí)用新型限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0029]如圖2所示，基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括采樣控制器1、同步器4、RAM控制器6、第一雙口 RAM2、第二雙口 RAM3、單口 RAM5和輸出裝置(圖2中未示出)。圖2左側(cè)，最上方的箭頭表示外在源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入，中間位置的箭頭表示外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，最下方的箭頭表示本地系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖2中以箭頭示意性繪出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各個(gè)部分之間的信號(hào)傳輸關(guān)系，而由此可以確定各個(gè)部分之間的信號(hào)連接關(guān)系，因而本實(shí)施例中不再贅述各個(gè)部分的輸入端、輸出端之間如何連接。
[0030]其中，該采樣控制器用于采集輸入的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)存入第一雙口 RAM和第二雙口 RAM，第一雙口 RAM用于向該采樣控制器發(fā)出一第一存滿信號(hào)，第二雙口 RAM用于向該采樣控制器發(fā)出一第二存滿信號(hào)，該采樣控制器接收到該第一存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第二雙口 RAM并輸出第一握手信號(hào)至該同步器、接收到該第二存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第一雙口 RAM并輸出第二握手信號(hào)至該同步器。
[0031]該RAM控制器用于在接收到第三握手信號(hào)時(shí)從第一雙口 RAM讀取數(shù)據(jù)并存入單口RAM，在接收到第四握手信號(hào)時(shí)從第二雙口 RAM讀取數(shù)據(jù)并存入單口 RAM。
[0032]其中，該同步器包括首級(jí)觸發(fā)器和末級(jí)觸發(fā)器，該首級(jí)觸發(fā)器用于鎖存第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)，該末級(jí)觸發(fā)器用于輸出第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)至該RAM控制器。
[0033]本實(shí)施例中，第一雙口 RAM和第二雙口 RAM存入的數(shù)據(jù)寬度均為8bit，讀出的數(shù)據(jù)寬度均為32bit，由此能夠適用于外在源同步系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率大于本地系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率的情況下。
[0034]雖然以上描述了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于源同步系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括采樣控制器、同步器、RAM控制器、第一緩存、第二緩存和單口 RAM ； 該采樣控制器用于采集輸入的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)存入第一緩存和第二緩存，第一緩存用于向該采樣控制器發(fā)出一第一存滿信號(hào)，第二緩存用于向該采樣控制器發(fā)出一第二存滿信號(hào)，該采樣控制器接收到該第一存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第二緩存并輸出第一握手信號(hào)至該同步器、接收到該第二存滿信號(hào)則將采集到的數(shù)據(jù)存入第一緩存并輸出第二握手信號(hào)至該同步器； 該同步器用于將接收到的第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)，并將第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)輸出至該RAM控制器； 該RAM控制器用于在接收到第三握手信號(hào)時(shí)從第一緩存讀取數(shù)據(jù)并存入單口 RAM，在接收到第四握手信號(hào)時(shí)從第二緩存讀取數(shù)據(jù)并存入單口 RAM。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，該同步器包括首級(jí)觸發(fā)器和末級(jí)觸發(fā)器，該首級(jí)觸發(fā)器用于鎖存第一握手信號(hào)和第二握手信號(hào)，該末級(jí)觸發(fā)器用于輸出第三握手信號(hào)和第四握手信號(hào)至該RAM控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，第一緩存和第二緩存存入的數(shù)據(jù)寬度小于讀出的數(shù)據(jù)寬度。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，該第一緩存為第一雙口 RAM，該第二緩存為第二雙口 RAM。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括輸出裝置，該輸出裝置用于從單口 RAM讀取數(shù)據(jù)并輸出至外部設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G06F13/38GK203720836SQ201420033882
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】吳明生 申請(qǐng)人:上海光維通信技術(shù)股份有限公司