專利名稱：嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嵌入式多路數(shù)據(jù)融合及對多路數(shù)據(jù)的控制和智能設(shè)置，主要用于對多路串口數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理和交換控制。
背景技術(shù)：
在靶場光測設(shè)備中，數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)是設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息交換中心，負(fù)責(zé)微機(jī)控制系統(tǒng)和其它系統(tǒng)之間的時序協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)融合交換。光測設(shè)備應(yīng)用光學(xué)成像原理采集目標(biāo)信息并獲取實況圖像資料。為滿足設(shè)備實時跟蹤精度，伺服系統(tǒng)和編碼器系統(tǒng)的處理幀頻都很高，一般都在IKHz左右。但實時圖像記錄系統(tǒng)的幀頻要低得多，在200Hz左右。后期精度分析時必須保證這兩種信息的同步性，否則數(shù)據(jù)將失去實際的應(yīng)用價值。這就要求多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)不只是簡單的以中斷或查詢方式接收(或發(fā)送)數(shù)據(jù)，而要以圖像記錄系統(tǒng)采樣時刻為基準(zhǔn)(時統(tǒng)終端統(tǒng)一提供的同步信號)，接收編碼器在這一時刻采集的設(shè)備角度數(shù)據(jù)和時統(tǒng)終端的這一時刻時間數(shù)據(jù)，然后再將這些信息發(fā)往圖像記錄系，即接收和發(fā)送要嚴(yán)格控制時序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有靶場光測設(shè)備中，多路數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)與實時圖像記錄系統(tǒng)的幀頻不同步，導(dǎo)致采集圖像和測量數(shù)據(jù)難以同步存儲的問題，，提供一種嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)。嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主控單元和輔助單元，所述主控單元由嵌入式控制器、FPGA、EEPR0M、顯示面板、串口擴(kuò)展芯片組成；輔助單元由驅(qū)動隔離電路和接口轉(zhuǎn)換電路組成；外部系統(tǒng)中的串口數(shù)據(jù)經(jīng)輔助單元的接口轉(zhuǎn)換電路將RS422信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，所述驅(qū)動隔離電路將TTL信號進(jìn)行驅(qū)動后傳送至主控單元的串口擴(kuò)展芯片，所述串口擴(kuò)展芯片發(fā)送中斷信號經(jīng)FPGA傳送至嵌入式控制器，所述嵌入式控制器通過對中斷信號的查詢實現(xiàn)對各路信號的接收和發(fā)送；嵌入式控制器的數(shù)據(jù)線、地址線和控制信號經(jīng) FPGA傳送至串口擴(kuò)展芯片，所述FPGA完成對串口擴(kuò)展芯片的讀寫信號、中斷信號、數(shù)據(jù)線和地址線的邏輯控制，所述顯示面板對嵌入式控制器發(fā)送的各路數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，所述 EEPROM將顯示面板中設(shè)置的數(shù)據(jù)參數(shù)保存。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明針對靶場光測設(shè)備采集圖像和測量數(shù)據(jù)實時同步存儲、多路串口數(shù)據(jù)的時序控制和信息融合的要求，設(shè)計了一種基于嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)。本發(fā)明所述的嵌入式控制器采用ARM處理器，所述的ARM處理器內(nèi)置的Watchdog 計數(shù)器PCLK作為源時鐘，其定量性和區(qū)分時間間隔的精細(xì)度很高，利用這個特性能夠產(chǎn)生很精確的時間延時，可以通過編程實現(xiàn)時序控制。在串口一對一的方式下，接收各系統(tǒng)發(fā)來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過ARM處理器處理融合后再將數(shù)據(jù)回送給各系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)交換。根據(jù)不同項目對各路數(shù)據(jù)的收發(fā)時序、字節(jié)個數(shù)、通訊波特率等要求不同，將系統(tǒng)設(shè)計成在不修改軟件的前提下通過顯示面板中的按鍵對上述參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將設(shè)置的參數(shù)保存在EEPROM里，以保證開機(jī)時運(yùn)行的是上次關(guān)機(jī)時的設(shè)置。FPGA完成對串口擴(kuò)展芯片的讀寫信號、中斷信號、 數(shù)據(jù)線、地址線的邏輯控制。并接收外部同步信號和秒信號，在FPGA內(nèi)生成200Hz同步信號傳遞給ARM作為中斷信號使用。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明首先完成光測設(shè)備多個分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換；其次，時序的控制，要嚴(yán)格控制接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的時序關(guān)系；最后，各路信息的各種設(shè)置應(yīng)具有在不改軟件的條件下進(jìn)行智能設(shè)置；本發(fā)明方法具有實時性強(qiáng)、時序嚴(yán)格、操作簡單直觀、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于靶場光測設(shè)備。


圖1為本發(fā)明所述的嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明所述的嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)的時序圖；圖3為本發(fā)明所述的嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)中FPGA內(nèi)部邏輯時序控制圖；圖4為本發(fā)明所述的嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1至圖5說明本實施方式，嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主控單元和輔助單元，所述主控單元由嵌入式控制器1、FPGA2、EEPR0M3、顯示面板4、串口擴(kuò)展芯片5組成；輔助單元由驅(qū)動隔離電路6和接口轉(zhuǎn)換電路7組成；外部系統(tǒng)中各路串口數(shù)據(jù)經(jīng)輔助單元接口轉(zhuǎn)換電路7將RS422信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，驅(qū)動隔離電路6的作用是將TTL信號加以驅(qū)動，以增強(qiáng)信號的帶負(fù)載能力，同時將主控單元和接口轉(zhuǎn)換電路7隔離開來，起到保護(hù)作用。主控單元中核心器件是嵌入式控制器1 和FPGA2，嵌入式控制器1的數(shù)據(jù)線、地址線和控制命令經(jīng)FPGA2與串口擴(kuò)展芯片5連接，完成與串口擴(kuò)展芯片5的數(shù)據(jù)交換和邏輯控制。串口擴(kuò)展芯片5的中斷信號接入FPGA2，嵌入式控制器1通過對中斷信號的查詢完成對各路信號的接收和發(fā)送。顯示面板4包括顯示屏和控制按鍵，通過對控制按鍵的操作，完成對各參數(shù)的設(shè)置，顯示屏將各路串口信息和設(shè)置信息顯示出來。EEPR0M3將這些設(shè)置保存，程序在初始化中讀取這些數(shù)據(jù)，以將上次斷電時的數(shù)據(jù)保留。本實施方式所述的嵌入式控制器采用ARM處理器，所述ARM處理器為32位嵌入式高級RISC微處理器，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于嵌入式各個行業(yè)和領(lǐng)域，其豐富的片上資源和很高的處理速度非常適合作為多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)的主控芯片。本發(fā)明抗電磁干擾能力強(qiáng)，對各路串口信息能實時接收和發(fā)送，在顯示面板上能對各路信息的收發(fā)時間和字節(jié)個數(shù)進(jìn)行智能控制。同現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)相比，這種嵌入式控制系統(tǒng)具有更廣闊的使用范圍和優(yōu)越性。
權(quán)利要求
1.嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括主控單元和輔助單元，所述主控單元由嵌入式控制器⑴、FPGA(2)、EEPROM(3)、顯示面板、串口擴(kuò)展芯片(5)組成； 輔助單元由驅(qū)動隔離電路(6)和接口轉(zhuǎn)換電路(7)組成；外部系統(tǒng)中的串口數(shù)據(jù)經(jīng)輔助單元的接口轉(zhuǎn)換電路(7)將RS422信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，所述驅(qū)動隔離電路(6)將TTL信號進(jìn)行驅(qū)動后傳送至主控單元的串口擴(kuò)展芯片(5)，所述串口擴(kuò)展芯片( 發(fā)送中斷信號經(jīng)FPGA ( 傳送至嵌入式控制器(1)，所述嵌入式控制器(1)通過對中斷信號的查詢實現(xiàn)對各路信號的接收和發(fā)送；嵌入式控制器(1)的數(shù)據(jù)線、 地址線和控制信號經(jīng)FPGA (2)傳送至串口擴(kuò)展芯片(5)，所述FPGA (2)完成對串口擴(kuò)展芯片(5)的讀寫信號、中斷信號、數(shù)據(jù)線和地址線的邏輯控制，所述顯示面板(4)對嵌入式控制器(1)發(fā)送的各路數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，所述EEPROMC3)將顯示面板(4)中設(shè)置的數(shù)據(jù)參數(shù)保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的顯示面板(4)設(shè)置的數(shù)據(jù)參數(shù)包括數(shù)據(jù)串口的ID號、波特率、收發(fā)字節(jié)個數(shù)、收發(fā)方式、收發(fā)時刻和串口選擇標(biāo)志參數(shù)。
全文摘要
嵌入式多路數(shù)據(jù)融合控制系統(tǒng)，涉及嵌入式多路數(shù)據(jù)融合及對多路數(shù)據(jù)的控制和智能設(shè)置，它解決了現(xiàn)有靶場光測設(shè)備中，多路數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)與實時圖像記錄系統(tǒng)的幀頻不同步，導(dǎo)致采集圖像和測量數(shù)據(jù)難以同步存儲的問題，本發(fā)明由主控單元和輔助單元組成；主控單元包括嵌入式控制器、FPGA、EEPROM、顯示面板和串口擴(kuò)展芯片；輔助單元包括驅(qū)動隔離電路、接口轉(zhuǎn)換電路；輔助單元將外部串口信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、隔離和驅(qū)動，將信號接入主控單元；主控單元的嵌入式控制器和FPGA配合完成數(shù)據(jù)交換與融合及邏輯控制。顯示面板完成對各參數(shù)的設(shè)置，EEPROM將參數(shù)保存。本發(fā)明可以實時對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和控制。本發(fā)明適用于靶場光測設(shè)備中。
文檔編號G05B19/04GK102354130SQ20111015776
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者佟剛, 曹永剛, 王芳 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所