[发明专利]基于FPGA的无线设备测试数据采集方法

说明书

技术领域               

    本发明涉及无线传感器网络的技术领域，具体为基于FPGA的无线设备测试数据采集方法。

背景技术

与传统的网络相比，无线传感器网络经常被部署在环境恶劣，地形复杂的地区，恶劣的环境容易导致无线通信不稳定，而且无线传感器网络节点自身的资源非常有限，因此无线传感器网络经常会处于不稳定状态。受环境因素等影响，如何准确地对无线传感器网络的运行状态进行测试，已经成为无线传感器网络发展过程中的重大问题之一。

想要准确地了解无线传感器网络的运行状态，就需要集采精确的数据，而现有的测试方法往往不能达到这个目标。例如在使用无线传感器网络自身作为测试网络的测试方法中，由于需要使用无线传感器节点自身的硬件资源，而无线传感器节点自身的硬件资源非常有限，所以该测试方法必然会对无线传感器网络自身的运行造成影响；在使用单独信号监听设备的测试方法中，由于一台监听设备可能会同时监听到多个无线传感器节点的数据信号，监听设备很难将这些数据信号分开，而且受环境因素影响，监听设备往往不能获得准确的信号数据；在使用单独测试机架的测试方法中，由于需要给每一个传感器节点配置单独的测试机架，无形中增加了测试成本，而且测试机架往往会使用无线网络作为传输网络，这也会对无线传感器网络自身的运行造成影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了基于FPGA的无线设备测试数据采集方法，其可在不影响当前无线传感器网络自身的运行的情况下获取准确测试数据，且测试成本低。

基于FPGA的无线设备测试数据采集方法，其技术方案是这样的：其硬件设备包括测试单元、数据传输网络和测试服务器，其特征在于：测试单元通过数据线或插针直接与无线传感器节点内部总线相连，采用硬件采集信号的方法，实时获取无线传感器节点内部数字通信信息，经测试单元内部的FPGA模块处理后得到高精度的测试数据，存储后经单独的数据传输网络传输到测试服务器以供详细分析，从而完成对无线传感器网络运行状态的测试。

其进一步特征在于：

其采用如下步骤进行数据采集：

1、测试单元分别与需要测试的无线传感器节点相连；

2、通过测试单元采集无线传感器节点内部微处理器与各部件之间总线的信号；

3、测试单元内部对信号进行筛选、处理，转换为测试所需信号后进行存储；

4、测试单元通过数据传输网络将测试数据发送至测试服务器进行测试。

其更进一步特征在于：

所述测试单元在硬件上包括FPGA、CPU，利用FPGA内部布线的灵活性，用于和无线传感器节点相连的采样信号线及其他外设都和FPGA相连，然再通过FPGA连接到CPU上；

所述CPU也可以为ARM；

在测试过程中，测试单元在每次有效时钟沿到来时采集数据，如果成功采集到新的数据，则进一步判断FPGA计时的时间高位（14比特～43比特）是否和上次采集到的数据相同，如果不同，则先存入一个时间高位数据帧到存储区，并等到下一个时钟周期处理相关数据；如果相同，将数据加上时间低位及类型值组成事件帧，并将事件帧存入存储区；

所述时间高位具体范围为14比特～43比特，所述时间低位具体范围为0比特～13比特；

通过测试单元可获取的无线传感器的信息包括：

a待测节点MCU和射频芯片间的通信信号，由此获得待测节点发送和接收的无线分组的内容和时刻；

b待测节点MCU和传感器间的模拟或数字信号，由此获得待测节点执行感知操作的情况及感知结果；

c待测节点MCU的外设接口，其包括UART串口、GPIO引脚、Flash接口，由此获得待测节点的调试信息；

d待测节点的供电情况，包含待测节点的供电电流、功率和能耗；

e待测节点MCU的JTAG调试接口，由此对待测节点进行重编程和调试操作。

采用本发明后，测试人员可以在不影响无线传感器网络自身运行的情况下获取测试所需的高精度数据，进而掌握当前无线传感器网络的运行状况，其中，由于测试单元内部设置有FPGA,其具有可编程性，在测试过程中，测试单元可以根据需要获取信息，其便捷度高，且测试成本低。

附图说明

图1为本发明的测试连接示意图；

图2是测试单元的工作方式示意图；

图3是测试单元内部的硬件连接结构示意图；

图4为测试单元的具体工作流程图。

具体实施方式