[发明专利]一种多通道并行同步总线控制器

说明书

本发明公开了一种多通道并行同步总线控制器，包括MCU、FPGA，所述FPGA包括：复数个总线控制器，分别通过相应类型的总线与对应的总线设备电路连接；复数个配置寄存器，用于根据所述MCU的指令对各总线控制器进行总线配置；时钟，用于控制数据采集时钟；数据存储模块，用于存储各总线控制器在同一时刻返回的采样数据供MCU读取；采样控制器，用于接收MCU的指令进行采样设置，并根据所述采样设置，在采样时钟到达时，调整各总线控制器的采样启动信号发出时刻使各通道的采样数据返回时刻相一致。本发明具有多路并发、数据读取速度快、不占用MCU总线接口，适合于多通道、大数据量、高速、并行总线设备同步数据采集的应用需求。

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，特别地，涉及一种多通道并行同步总线控制器。

背景技术

火箭发动机、航空发动机设计过程中，需要对发动机进行一系列的燃烧特性试验，为了获取准确的特性参数，需要对发动机进气道、燃烧室、喷管等不同截面、不同方位的压力参数进行测量，压力测量通道可达到数百路。

目前很多压力传感器都是数字型传感器，并且大多为总线接口，从而使一个测量控制器可以采集多路信号。然而，由于总线通信必须采用分时方式，当传感器数量较多时，平均数据采样率会下降。并且，各通道采集需要串行进行，并非时间上的严格同步。测量控制器多使用MCU开发，MCU总线接口有限，在需要大规模、高速、同步采样的场合，难以满足需求。

以I2C控制总线为例。I2C作为最成熟的总线标准之一，它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，通信速率较高的特点，在数据采集领域得到广泛的应用。现有技术中，在I2C控制总线上，每根总线上都连接一个或数个I2C传感器，只能有一个主节点，其他节点为从。在进行数据采集时，由于总线需要分时使用，当同一条总线上连接的传感器数量较多时，总线上的传感器在同一时刻只能采集一个传感器数据，效率不高。并且各通道之间的采集是串行的，在多传感器高速同步数据采集的应用中，每通道平均的采样速率会下降，无法同步获取多路的传感器数据。

发明内容

本发明提供了一种多通道并行同步总线控制器，以解决现有多通道同步采集时并发数少、采样速率低、无法同步获取多路的传感器数据的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种多通道并行同步总线控制器，包括MCU，还包括FPGA，所述FPGA包括复数个总线控制器、复数个配置寄存器、时钟、数据存储模块、采样控制器，

所述复数个总线控制器分别通过相应类型的总线与对应的总线设备电路连接，用于负责与对应的总线设备之间的接口通信，并在同一时刻返回采样数据；

所述复数个配置寄存器的数量与所述总线控制器相一致且分别与MCU和各总线控制器电路连接，用于根据所述MCU的指令对各总线控制器进行总线配置；

所述时钟与所述配置寄存器和采样控制器电路连接，用于控制数据采集时钟；

所述数据存储模块分别与MCU、各总线控制器电路连接，用于存储各总线控制器在同一时刻返回的采样数据供MCU读取；

所述采样控制器分别与所述时钟、数据存储模块、各总线控制器、MCU电路连接，用于接收所述MCU的指令进行采样设置，并根据所述采样设置，在采样时钟到达时，调整各总线控制器的采样启动信号发出时刻使各通道的采样数据返回时刻相一致实现多通道同步采集。

进一步地，所述总线控制器具体用于：根据历史采样过程消耗时间dt获得下一次的采样时间预估值并发送至采样控制器，所述历史采样过程消耗时间为某次采样从命令发出起，至数据返回数据存储模块为止所消耗的时间。

进一步地，所述总线控制器包括:

采样时间测量模块，用于测量各总线控制器的历史采样过程消耗时间dt；