一種基于雙采樣率的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字采集領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙采樣率的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常由前端調(diào)理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字邏輯控制電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成。調(diào)理電路負(fù)責(zé)將輸入信號(hào)調(diào)整到適合模/數(shù)電路接收的范圍，模/數(shù)電路負(fù)責(zé)將輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，數(shù)字邏輯控制電路負(fù)責(zé)接收模/數(shù)電路輸出的數(shù)字信號(hào)并控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器將這些信號(hào)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)需求進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0003]對(duì)于上述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)深度是非常重要的指標(biāo)。采樣率指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣(模數(shù)轉(zhuǎn)換)的次數(shù)(其單位通常為Sa/s或SPS)，決定著對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化離散的密度(即時(shí)間分辨率)。存儲(chǔ)深度指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所能存儲(chǔ)的最大采樣點(diǎn)容量，在普通恒定采樣率存儲(chǔ)的情況下決定了能夠存儲(chǔ)的波形時(shí)間長(zhǎng)度。
[0004]在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，僅能夠根據(jù)使用者設(shè)定的恒定采樣速率，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)按照一定順序組合存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中。這種存儲(chǔ)方式的好處是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、邏輯資源需求低、存儲(chǔ)帶寬要求低，但其缺點(diǎn)為由于采樣系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間是固定的，如果系統(tǒng)工作在高采樣速率則存儲(chǔ)空間將很快溢出，采樣時(shí)間較短，但可以獲得較高的時(shí)間分辨率，如果工作在低采樣速率下，雖然存儲(chǔ)的采樣時(shí)間延長(zhǎng)了但由于降低了采樣率，又不能獲得某些想要觀察的波形異常處的細(xì)節(jié)(因?yàn)椴蓸勇手萍s)?？傊捎诓杉到y(tǒng)存儲(chǔ)深度的制約，對(duì)于傳統(tǒng)的恒定采樣率數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式存在著采樣時(shí)間和采樣率的矛盾關(guān)系，兩者不能同時(shí)提尚。
[0005]如何在采集系統(tǒng)存儲(chǔ)深度有限的前提下，兼顧采樣率和存儲(chǔ)時(shí)間是目前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于雙采樣率的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)及方法，以平衡采集系統(tǒng)在采樣時(shí)間和采樣率之間的矛盾，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能。
[0007]本發(fā)明的一種基于雙采樣率的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括前端調(diào)理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字邏輯控制電路以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中數(shù)字邏輯控制電路又包括數(shù)據(jù)抽取邏輯模塊、存儲(chǔ)選擇邏輯模塊、存儲(chǔ)控制邏輯模塊以及主控邏輯模塊；
[0008]所述前端調(diào)理電路接受外部輸入的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后送至模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并定義為高采樣率數(shù)據(jù)；
[0009]所述數(shù)字抽取邏輯模塊根據(jù)用戶設(shè)定的采樣率對(duì)從模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抽取，得到低采樣率數(shù)據(jù)；
[0010]所述主控邏輯模塊監(jiān)測(cè)用戶設(shè)置的需要高采樣率存儲(chǔ)的事件是否發(fā)生，如果發(fā)生，即生成切換指令，發(fā)送至存儲(chǔ)選擇邏輯模塊；同時(shí)監(jiān)測(cè)該高采樣率存儲(chǔ)長(zhǎng)度是否滿足要求，當(dāng)滿足時(shí)，生成停止采集指令，發(fā)送至存儲(chǔ)選擇邏輯模塊；
[0011 ] 所述存儲(chǔ)選擇邏輯模塊同時(shí)接收所述低采樣率數(shù)據(jù)和高采樣率數(shù)據(jù)，并根據(jù)從主控邏輯模塊接收的指令進(jìn)行如下操作:當(dāng)未接收到任何指令時(shí)，將所述低采樣率數(shù)據(jù)輸出至存儲(chǔ)控制邏輯模塊；當(dāng)接收到切換指令時(shí)，將所述高采樣率數(shù)據(jù)輸出至存儲(chǔ)控制邏輯模塊；當(dāng)接收到停止采集指令時(shí)，停止向存儲(chǔ)控制邏輯模塊發(fā)送所述高采樣率數(shù)據(jù)，將所述低采樣率數(shù)據(jù)輸入至存儲(chǔ)控制邏輯模塊；
[0012]所述存儲(chǔ)控制邏輯模塊將從存儲(chǔ)選擇邏輯模塊接收到的數(shù)據(jù)輸出至數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0013]本發(fā)明的一種基于雙采樣率的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)方法，具體步驟如下:
[0014]S01、根據(jù)用戶需求設(shè)置數(shù)據(jù)抽取邏輯模塊的采樣率，并按該采樣率對(duì)從模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抽取，得到低采樣率數(shù)據(jù)；
[0015]S02、控制存儲(chǔ)選擇邏輯模塊同時(shí)接收所述低采樣率數(shù)據(jù)和高采樣率數(shù)據(jù)；
[0016]S03、控制存儲(chǔ)選擇邏輯模塊將所述低采樣率數(shù)據(jù)輸出至存儲(chǔ)控制邏輯模塊；控制存儲(chǔ)控制邏輯模塊不斷將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；
[0017]S04、主控邏輯模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)量是否小于用戶設(shè)置的采樣點(diǎn)數(shù)，若小于則跳轉(zhuǎn)至步驟S05，若大于或等于則跳轉(zhuǎn)至步驟S08 ;
[0018]S05、主控邏輯模塊監(jiān)測(cè)用戶設(shè)置的需要高采樣率存儲(chǔ)的事件是否發(fā)生:若事件發(fā)生，跳轉(zhuǎn)至步驟S06，若不發(fā)生則仍保持步驟S05不變；
[0019]S06、控制存儲(chǔ)選擇邏輯模塊將接收到的所述高采樣率數(shù)據(jù)輸出至存儲(chǔ)控制邏輯模塊；
[0020]S07、主控邏輯模塊監(jiān)測(cè)高采樣率數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)長(zhǎng)度是否達(dá)到用戶設(shè)置長(zhǎng)度:若達(dá)到則跳轉(zhuǎn)至步驟S03，若未達(dá)到則仍保持步驟S07不變；
[0021 ] S08、控制存儲(chǔ)控制邏輯模塊停止將待數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，本次雙采樣率采集存存儲(chǔ)過(guò)程結(jié)束。
[0022]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023](1)采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以在盡可能長(zhǎng)地延長(zhǎng)采樣時(shí)間的同時(shí)仍能保持對(duì)所關(guān)注細(xì)節(jié)的高時(shí)間分辨率(采樣率高)，能夠平衡采樣時(shí)間和采樣率之間的矛盾。
[0024](2)本發(fā)明中的高、低兩種采樣率可以根據(jù)用戶實(shí)際需求設(shè)置，采樣率的切換由用戶設(shè)置的觸發(fā)條件決定，自動(dòng)切換，使得該系統(tǒng)使用方便。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明雙捕獲率采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)邏輯結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖3為本發(fā)明雙捕獲率采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于雙采樣率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以讓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以較低采樣率存儲(chǔ)非敏感波形的走勢(shì)，同時(shí)還可以根據(jù)用戶所設(shè)置的觸發(fā)條件以高采樣速率存儲(chǔ)觸發(fā)事件發(fā)生前、后、或附近一段時(shí)間的波形數(shù)據(jù)。在特定應(yīng)用場(chǎng)景可以有效地緩解采樣率與采樣時(shí)間之間的矛盾關(guān)系。
[0030]基于上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:高采樣率數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)抽取邏輯模塊轉(zhuǎn)化為低采樣率數(shù)據(jù)，高采樣率數(shù)據(jù)和低采樣率數(shù)據(jù)流同時(shí)接入至存儲(chǔ)選擇邏輯模塊而后經(jīng)由該邏輯選擇其一為待存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸至存儲(chǔ)控制邏輯模塊，存儲(chǔ)控制邏輯模塊將待存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中完成雙采樣率存儲(chǔ)。
[0031]如附圖1所示，一種基于雙采樣率的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括:前端調(diào)理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字邏輯控制電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中，外部模擬信號(hào)輸入至前端調(diào)理電路，再通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字邏輯控制電路、存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，數(shù)字邏輯控制電路同時(shí)連接調(diào)理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器起全局控制作用，同時(shí)數(shù)字邏輯控制電路還連接上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。上述控制過(guò)程以數(shù)字邏輯的形式運(yùn)行于數(shù)字邏輯控制電路之中，其邏輯架構(gòu)如圖2所示，數(shù)字邏輯控制電路由數(shù)據(jù)抽取邏輯模塊、存儲(chǔ)選擇邏輯模塊、存儲(chǔ)控制邏輯模塊以及主控邏輯模塊組成。所述主控邏輯模塊用戶設(shè)置的需要高采樣率存儲(chǔ)的事件是否發(fā)生，如果發(fā)生，即生成切換指令，發(fā)送至存儲(chǔ)選擇邏輯模塊；
[0032]所述前端調(diào)理電路接受外部輸入的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后送至模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并定義為高采樣率數(shù)據(jù)；其中，前端調(diào)理電路的功能是對(duì)輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模擬信號(hào)進(jìn)行放大、縮小、濾波等操作使之能夠以最為合適形式輸入至模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路中。