[发明专利]一种网格接收机的数据缓存与发送装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线电监测领域，尤其是一种网格接收机的数据缓存与发送装置及该装置的工作方法。

背景技术

网格化已是无线电监测的一个重要发展方向，网格化的接收机不再是孤立的单站作业点，而是作为一个传感器，为监测系统提供频谱感知的能力。各个接收机通过网络相互连通，所测量的数据均发送到远端服务器进行比对融合和处理。由于网格化需要在监测区域内布设大量的接收机，因此接收机必须是小型化、低成本和易安装的，台式接收机不在考虑之列。此外，相比于传统的接收机，网格化更加强调接收机对数据的本地缓存和网络传输能力。在网格化的无线电监测系统中，接收机所采集的数据需要传送到远程的工作站进行处理。在目前有限的网络带宽下，当高速采集时，数据往往不能及时得到传输，因而需要接收机缓存数据。如果使用接收机内嵌入式系统自带的内存，其写入速度和容量均达不到要求。在数据传输方面，要求网格接收机在发送数据时不能中断数据流，确保数据流到达远程主机时与原始采集时保持一致。

目前小型化的接收机，其数字部分采用FPGA+ARM的架构，两者之间通过ARM的外部系统总线进行数据传输。对FPGA编程实现数字中频处理，每处理完一帧数据，FPGA发出中断请求通知CPU将数据读走。CPU在中断例程中，将数据从FPGA复制到内存中，然后控制FPGA启动下一帧的采集，复制到内存中的数据帧由其他模块进行后续的处理。

在程控时，远程主机与接收机的交互基于远程过程调用(RPC)的应用层协议。在该方式下，接收机被动的响应程控指令。当需要获取接收机的采集数据时，远程主机向接收机发送一条查询指令，RPC协议将指令解释成远程调用接收机的一个过程，接收机在此过程中把测量结果发送出去，远程主机方可继续执行下一步操作。

发明内容

本发明的目的就是针对现有网格接收机缺乏高速大容量的缓存功能，无法实现高速采集，FPGA要等待CPU读完数据之后才可进行后续处理，数据采集不连续的不足，提出了一种网格接收机的数据缓存与发送装置及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种网格接收机的数据缓存与发送装置，包括数据缓存模块和TCP通信模块，所述缓存模块包括FPGA和DDR3存储器，所述FPGA通过接口电路与DDR3存储器相连，并通过外部系统总线与TCP通信模块中的片上系统相连，所述TCP通信模块由片上系统及驻机软件组成，所述片上系统设有以太网接口。

优选地，所述接口电路由控制线、数据通路和时钟线组成。

优选地，所述FPGA上设有供所述片上系统读取DDR3存储器数据的FIFO接口。

优选地，所述TCP通信模块包括管理单元、控制通道和数据通道三部分。

优选地，所述TCP通信模块的管理单元包括监听器、消息响应器、通道映射表和通道工厂。

优选地，所述TCP通信模块的控制通道包括指令分离器和准数据通道链表。

优选地，所述TCP通信模块的数据通道包括一个发送代理。

一种网格接收机的数据缓存与发送方法，采用DDR3存储器的异步读写，通过FPGA的流驱动作为驻机软件搬移数据的硬件控制接口，采用TCP通信模块进行数据发送，数据缓存与发送过程主要包含三个阶段：

缓存，网格接收机接收的数据由FPGA写入DDR3存储器中进行缓存，并由FPGA利用接口总线的空闲时间将数据输送到FIFO接口；

搬移，所述驻机软件中，有一个频谱数据搬移线程专门对数据帧进行搬移，该线程执行以下步骤：

步骤一，判断扫描参数列表是否为空，为空就休眠50毫秒继续执行步骤一，否则取出列表头节点；

步骤二，根据节点参数信息中的快速傅立叶变换点数在进程堆上创建相应大小的缓冲区；

步骤三，以该缓冲区地址和大小为参数，通过DeviceIoControl()函数调用流驱动的数据搬移函数，由后者把FPGA FIFO里数据搬移到缓冲区中，其中DeviceIoControl()为操作系统的一个API函数；

步骤四，对测量数据进行对数转换和频响补偿，并制作该帧的头部，头部包括频率、快速傅立叶变换点数、时间戳信息；

步骤五，以目前关联的数据通道的套接字句柄为参数，把步骤三中的两个数据块打包送往TCP通信模块；

步骤六，如果TCP通信模块接收，则执行步骤一，否则继续尝试步骤五；

传输，数据的传输由接收机的TCP通信模块实现，数据的传输过程包括以下步骤：