[发明专利]多外设自主数据传输与存储方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种数据的传输与存储方法。

【背景技术】

电子医疗设备种类繁多，其中绝大部分都具有嵌入式系统，电子医疗设备被用于测量人体的各种生理信号，并按需要把经过计算处理后的各生理参数数据记录存储下来，用于病情实时诊断、趋势回顾、术后分析、病历记录等用途。电子医疗设备中的人体生理指数测量电路模块种类繁多，导致了所需的数据传输类型各异，各种协议非常复杂，同时，病人的生理指标数据则需要实时测量、上传并显示，以保证医生对危重病人的及时诊断。因此对其进行数据流调度比较复杂。

和大多数嵌入式系统一样，监护仪通常采用两类方法来实现大量数据并行上传。一类方法是使用缓存，按照一般的存储器缓冲方法来保证数据流的可靠传输。也就是给每个数据通道分配特定的芯片内存储器空间，根据该数据通道的特定需求可将此存储器空间组织成RAM(随机存储器)或是FIFO(先入先出)，在每次数据上传的过程中都依赖这一空间中转数据，再将数据导入外部大容量存储器中。现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中存储器资源有限绝大多数FPGA自带的存储器容量都在1M字节以下。特定用途集成电路(ASIC)虽然可以定制大容量存储器，但开发周期长，风险高。

另一种方法是CPU介入数据传输。数据传输以字节或是包为单位，较低速率的数据通道可以考虑以字节为单位实现数据传输，而数据速率较高的数据通道则必须以自定义的数据包为单位传输数据。在数据传输的过程中都引入CPU中断信号，每一次数据上传，给CPU发一个中断信号，CPU在收到中断请求后介入本次数据传输，接收下位机的数据，放入片外存储器。由于通道多，数据量大，所以在此种方法中，CPU必须频繁介入，增加的软件开销严重影响系统性能，成为系统的瓶颈。

综上所述，现有技术的缺点有两方面：

1.外设数量增加，将直接导致数据传输需要更多的存储器资源：

以1.152Mbyte/s的数据传输速率为例，使用缓存技术，接受和发送各需要一个32位宽，深度为64k的FIFO，占用FPGA/ASIC片内4Mbit的存储器资源。在较为常见的八通道监护仪中，在每个参数测量模块都以1.152Mbyte/s上传所测得人体生理参数数据的前提下，共需4Mbyte的存储器空间，在现有的IC工艺水平下，这几乎会耗尽整片FPGA/ASIC内的所有存储器资源。

2.外设数量增加，将导致整个系统的性能下降；

外设数量增加，通常需要相应的CPU中断配合。单次传输发生时，外设向CPU发出中断请求，CPU在处理完当前任务后介入本次传输，将外设的数据读入外部存储器。每一次传输都会发出中断请求，都需要CPU的介入。在多外设情况下，对CPU资源的占用是巨大的，整个系统的效能会因此下降很多。

【发明内容】

本发明的目的就是为了克服以上现有技术中的不足，提供一种效率高、易实现、低成本的多外设自主数据传输与存储方法。

为实现上述目的，本发明提出一种多外设自主数据传输与存储方法，包括如下步骤：(1)将挂接在总线上的参数外设设置为主设备，将挂接在总线上的外部存储器设置为从设备；(2)参数外设通过总线主动对外部存储器进行数据传输与存储。

上述的多外设自主数据传输与存储方法，还包括步骤(3)主控制器读取参数外设写入外部存储器内的数据。

上述的多外设自主数据传输与存储方法，还包括主控制器向参数外设下传数据的过程：主控制器将下行数据写入外部存储器内，参数外设从外部存储器读取读下行数据。

上述的多外设自主数据传输与存储方法，所述参数外设通过接口和转换逻辑模块挂接在总线上，所述接口和转换逻辑模块完成包括信号接口以及信号识别、变换以及协议转换的功能。

上述的多外设自主数据传输与存储方法，所述存储器为多个，每一存储器设置为一个或多个参数外设的从设备；不同参数外设同时通过总线主动对各自对应的不同存储器进行数据传输与存储。

上述的多外设自主数据传输与存储方法，系统主控制器与所述参数外设之间存在对所述存储器进行读写的竞争关系，总线机制通过内部仲裁协调该竞争。所述竞争关系的协调过程包括：当所述参数外设与外部存储器进行数据传输时，如果总线被其他外设占用，总线仲裁逻辑向参数外设发出等待信号，参数外设在等待信号有效期间保持发往外部存储器信号，该等待信号失效后，参数外设和外部存储器占用总线，完成本次数据传输。