[发明专利]一种基于CPLD的数据同步方法和数据采集装置

说明书

本发明涉及一种基于CPLD的数据同步方法和数据采集装置，包括步骤S100：主控制器向采集节点发送同步指令，采集节点根据所述同步指令以采集实时数据；S200：对所述实时数据进行组包获得第一数据包，在第一数据包中插入包序号以获得第二数据包，将第二数据包发送至所述主控制器；S300：判断主控制器在预设的时间段内是否接收到所述第二数据包，若是，则将相同包序号的第二数据包进行排序组合，提取出所述第二数据包在同一时刻的数据，对提取出的数据进行打包以实现数据同步；若否，则重新执行步骤S100。本发明实现了数据同步的方法，该方法精度高、实现简单、成本低。

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，具体地说，涉及一种基于CPLD的数据同步方法和数据采集装置。

背景技术

在主从节点架构的数据采集装置中，主节点会接收多个从节点的数据，并且需要解析从节点发送的数据包，将相同时刻产生的数据包进行排序组合，这个过程即为数据同步。

现有技术中的数据同步的方法多种多样，各种方法实现的时间精度和实现成本也不尽相同，在us(微秒)级的同步精度内，一般的实现方法包括GPS同步、PTP同步、NTP同步，各种数据同步实现方法存在的技术问题如下：

1、GPS同步

现有技术中的同步采集装置包括GPS接收器、CPLD时钟处理模块和模拟数字转换器ADC)；GPS接收器负责为数据采集终端提供同步时钟的脉冲信号，采用1PPS脉冲提供标准的时钟信号；CPLD时钟处理模块负责将GPS接收器提供的同步脉冲信号进行分频处理，产生高频时钟信号提供给ADC作为同步采样时钟，通过控制倍频值，进行采样时钟的调整；在满足现场采样频率的前提下提高数据采集终端的同步特性；ADC负责采集工业现场的模拟信号并将其转换成数字信号，并由CPLD进行控制；

由于这种同步采集装置包括GPS接收器，采集节点每发送一段数据，同步数据采集的数据帧包括时间戳和数据段两部分，因此主控制器需要通过时间戳对齐数据，但是该技术方案受制于地理条件，必须在开阔户外场地才可以使用；

2、PTP同步

PTP主要是通过主从设备间进行消息传递，计算时间偏差以达到主从设备同步的目的。现有技术中是将PTP报文协议通过SDH进行传输，在时间源处，主时钟通过以太网络发出协议报文，经过E1/Ethernet协议转换器，将以太网码流转换成E1HDB3码流，然后通过SDH网络逐级传递，在达到从时钟前，经过E1/Ethernet协议转换器将E1HDB3码流转换成以太网码流，传递给从时钟。从时钟发出的报文也经过类似的过程传递到主时钟处，从时钟根据这些报文的硬件时间戳来计算和调整从时钟的时间；

上述这种PTP同步的基本原理是通过底层硬件打时间戳，在每个环节都要配备具备PTP协议的硬件；由于需要在采集节点设备、主控制器设备上增加具备PTP协议的同步芯片，因此这种方法的实现成本非常高；

3、NTP同步

现有技术中采用NTP实现数据同步方法是：采用网络时间协议NTP的客户端/服务器模式，中心服务器作为服务端，与Kinect客户端作为客户端；Kinect客户端A发送一个NTP报文给中心服务器，所述NTP报文携有离开Kinect客户端A时的时间戳T1；当所述NTP报文到达中心服务器时，中心服务器在时间戳T1后面加上时间戳T2；中心服务器将所述NTP报文反馈给Kinect客户端A，当所述NTP报文离开中心服务器时，中心服务器在时间戳T2后面再加上时间戳T3；当Kinect客户端A接收到所述NTP报文时，Kinect客户端A在时间戳T3后面再加上本地时间戳T4；计算NTP报文的往返时延delay；计算Kinect客户端A的相对时间差offset；Kinect客户端A根据往返时延和相对时间差，计算Tm来同步自己的系统时钟，使Kinect客户端系统时钟与中心服务器的时钟保持同步；