[发明专利]一种探测与数据采集传输系统

说明书

技术领域

本发明属于工业网络传输领域，具体地涉及一种探测与数据采集传输系统。

背景技术

随着小尺寸探测器应用的愈来愈广，探测系统的通道数成倍数上升，导致数据采集量成倍的增加。这就要求探测系统的数据传输具有高速、高带宽、可靠的特性。而探测系统与数据传输系统之间的数据接口以及传输系统与上位机之间的接口在数据接收中起到了关键的作用。

工业CT高速探测系统与传输系统接口的设计，目前文献指出它能满足最大的数据流约为10Mbps，但传输系统与上位机之间采用的是基于TCP/IP协议的百兆以太网，采用的是FPGA+ARM9的架构，随着工业CT系统对传输速率和传输可靠性以及集成度的要求的不断提高，工业CT采集与传输系统的现有设计已经渐渐不能满足当前的发展需要。

发明内容

本发明针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种探测与数据采集传输系统；本发明采用FPGA代替传统FPGA+ARM9架构，简化了系统结构，提高了集成度；具有高速、高带宽、可靠的特性。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种探测与数据采集传输系统，采用曼彻斯特编解码实现数据和命令流的上传和下载，包括射线探测与数据采集传输部分、数据采集传输与上位机部分，所述数据采集传输与上位机部分采用TCP/IP协议；所述射线探测与数据采集传输部分包括探测器系统包括控制逻辑模块、命令接口模块、数据接口模块、双口RAM模块；所述数据采集传输与上位机部分包括PLB总线、DMA控制器、多端口存储控制器、三模以太网MAC控制器、高速数据缓存模块；所述射线探测与数据采集传输部分通过双口RAM模块挂在PLB总线，所述数据采集传输与上位机部分，通过多端口存储控制器、三模以太网MAC控制器连接到PLB总线上。

作为本发明的一种优选方案，所述曼彻斯特编解码采用直接将输入数据与时钟异或(或者同或)来进行编码；所述曼彻斯特解码采用二选一数据选择器。

作为本发明的另一种优选方案，所述PLB总线基于MicroBlaze的PLBv46处理器本地总线。

作为本发明的另一种优选方案，所述高速数据缓存模块采用DDR3，所述DDR3内部集成一个10/100/1000三速以太网PHY芯片。

本发明的有益效果是。

1、本发明为使小尺寸多通道探测器接收到的数据能够快速地传输到上位机进行后续处理，提供了一种探测与数据采集传输系统；包括探测系统与采集传输系统间的数据接口以及采集传输系统与上位机间的接口。采用曼彻斯特码进行通信协议的设计，能够使前端数据接口的传输速度达到40Mbps的速度；后端接口在FPGA上采用LwIPTCP/IP协议栈，上位机运用WinPcap直接捕获并存储数据，经测试，百兆以太网卡最大的TCP、UDP传输速度分别约为40Mbps和60Mbps。可见，本发明的接口不但能满足现有的工业CT数据量，还留有一定的裕量。

2、本发明采用FPGA代替FPGA+ARM9架构，简化了系统结构，提高了集成度，利用FPGA的BlockRAM资源搭建双口RAM，使得在不同开发环境下共享数据成为可能。采用更高频率的时钟对曼彻斯特码进行采样，数据更加精确，本发明的5倍频能满足要求；传输时上位机能进行其它操作，而且进行数据缓冲区的复制、校验和的计算、缓冲区的管理等，传输速率高及减少UDP的丢包率，进一步完善工业CT数据采集与传输系统。

附图说明

图1是本发明一种探测与数据采集传输系统的总体方案结构图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种探测与数据采集传输系统的总体方案结构图。图中，采用曼彻斯特编解码实现数据和命令流的上传和下载，包括射线探测与数据采集传输部分、数据采集传输与上位机部分，所述数据采集传输与上位机部分采用TCP/IP协议；所述射线探测与数据采集传输部分包括探测器系统包括控制逻辑模块、命令接口模块、数据接口模块、双口RAM模块；所述数据采集传输与上位机部分包括PLB总线、DMA控制器、多端口存储控制器、三模以太网MAC控制器、高速数据缓存模块；所述射线探测与数据采集传输部分通过双口RAM模块挂在PLB总线，所述数据采集传输与上位机部分，通过多端口存储控制器、三模以太网MAC控制器连接到PLB总线上。