[发明专利]串行数据实时采集标时方法

说明书

技术领域

本发明属于数据采集领域，是一种利用信号处理技术、计算机技术、DSP技术、GPS授时技术等实现串行数据实时采集与标时的方法。该方法能同时满足四通道串行数据的并行实时采集，并可为接收的每一字节数据标注采集瞬时的时间，采集数据与该数据采集时间信息一起打包暂存在设备缓存中，并可实时上传至PC机保存，标时精度能够达到±0.2ms。

背景技术

数据采集系统的任务是采集不同场合的模拟信号。该任务有两个步骤：首先通过A/D转换器，把采集到的模拟信号转化为计算机可以识别的数字信号并输入到计算机中。然后，计算机对数据进行显示分析，从而达到了对相应的物理量进行监控的目的。

但在一些特殊应用场合中，需将分布在不同位置的数据采集设备所采集到的数据进行比较，分析输入信息与输出信息的对应关系，由于各采集设备所采集到的数据起始时间不尽相同，以及数据采集的接口类型、波特率等的不一致，使得采集到的输入信息与输出信息的对应关系难以确定。本发明利用对所采集到的每一字节数据标记实时时间的方法，通过比较采集数据时间的一致性解决输入数据和输出数据的对应关系。数据标记时间采用GPS统一授时的UTC时间，便于将采集到的数据及时间与其他设备采集到得数据及时间进行比较。

GPS卫星向用户不间断地发送自身的星历参数和时间信息，它不仅是传统的高精度全球定位系统，也是高精度的实时时间信号源。GPS接收机接收卫星发射的时间信息数据，按照NMEA协议解析数据，包括UTC时间、经度、纬度、海拔等信息。此外接收机都有一个输出端专门输出1pps（秒脉冲）信号，其脉冲宽度一般在ms量级。高电平上升沿为秒脉冲输出的精确时刻，对应接收机串口输出的UTC时间，与标准时间的最大误差不超过1us。

发明内容

本发明不同于普通的数据采集装置，本发明的突出特点：在普通数据采集电路的基础上增加了GPS模块，由GPS模块提供的UTC时间和将秒脉冲信号进行分频来提供内部时间，可以为采集到的每一字节数据标记实时时间。

本发明由数据采集装置、被测系统以及外围设备组成。本发明的技术方案参见图1、图2。系统连接参见图1，该系统由被测系统、数据采集装置、外围设备等组成一套数据采集系统，外围设备包括GPS天线、电源、电光转换模块和PC机。数据采集系统采用市电5V适配器供电。数据采集装置内部硬件设计方案参见图2，采用核心板加底板的结构设计，核心板通过DDR2笔记本内存条插槽SODIMM200与底板连接起来。底板主要为外围采集电路，用于接收串行信号，包括RS232/RS485/RS422/光纤接口、电源模块、GPS模块、多路选择器、UART协议选择电路等。核心版选用DSP处理器Blackfin548，使用其自带的四路UART接口与底板上的串行信息接口相连接收外部信息。通过底板上的UART协议选择电路，可选择不同的通信协议，如RS232、RS485、RS422或光纤；使用核心板自带的IIC接口接收GPS的NMEA协议信息，解析UTC时间；使用中断引脚接收秒脉冲信号，校正内部分频定时器；使用核心板上的USB2.0Client接口连接PC机，通过PC机控制采集器工作状态，并将采集的信息上传到PC机中加以保存和处理。本发明的特征在于该方法还依次包括下述方法：

串行数据实时采集标时方法，其特征在于：采集装置包括串行数据采集电路构成的底板和DSP芯片构成的核心板，并在底板电路中加入GPS模。该方法具体如下：

系统底板完成串行信号采集任务，并将采集信号传送至核心板：首先根据被测系统通信协议选择底板上不同的接口类型（RS232/RS485/RS422/光纤接口），然后由选通控制电路根据选择的通信协议选通相应接口类型，为防止外接串行信号对设备的核心电路的影响及串行数据之间互相干扰，采用信号隔离和电源隔离的设计方法，数据经过隔离电路，最后再传送到核心板。

核心板完成采集数据存储及标时处理任务，核心板选用Blackfin548DSP处理器。首先，使用核心板自带的4路UART信息，直接接通四路串口，保证数据采集可靠性的条件下提高了接收数据的速度；其次，；采用占优式的软件设计思想，设定UART数据采集的优先级最高，当有数据到来时，任何其他任务都将被打断而执行UART数据采集任务。最后，根据系统内部时间，在完成每字节数据采集的瞬间为数据标记上时间戳一起保存。