本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集，特別涉及一種靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

1、電動汽車、通信以及醫(yī)療等領(lǐng)域越來越多使用多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，多路adc單元勢必會增加pcb走線與功耗的增加，迫切需要減少adc單元的數(shù)量，同時要求盡可能多的采集多通道數(shù)據(jù)，針對adc轉(zhuǎn)換器減少的場景，目前adc采集都是用cpu來控制采樣周期，增加模擬選擇器，設(shè)置通道優(yōu)先級來實現(xiàn)多通道的adc采樣。

2、現(xiàn)有方式中關(guān)于多通道并行adc調(diào)度，將多個adc通道分配到兩個或者多個adc裝備來滿足不同應(yīng)用場景，實現(xiàn)差異化動態(tài)的硬件靈活配置下的應(yīng)用需求；通過工作狀態(tài)序列和通道轉(zhuǎn)換序列的軟硬件配置實現(xiàn)輸入通道選擇的動態(tài)配置，來實現(xiàn)不同adc來采集相同adc通道，實現(xiàn)冗余功能安全。但現(xiàn)有方式中實現(xiàn)多通道adc采集需軟件參與，啟動多個定時器或者觸發(fā)器機制，采集數(shù)據(jù)管理復(fù)雜，需要cpu分發(fā)處理，調(diào)度耗時時間長；同時，目前多通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會占用更多的pcb布線以及功耗，尺寸無法做到極致，從而導(dǎo)致總物料（bom）有所增加。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，應(yīng)用在adc轉(zhuǎn)換器單一、通道數(shù)較多，多個通道要分時復(fù)用到adc轉(zhuǎn)換器的ic芯片應(yīng)用場景，且外部可同時多通道并行獨立下發(fā)調(diào)動指令，轉(zhuǎn)換器根據(jù)優(yōu)先級串行處理，不占用公共資源。

2、本發(fā)明提供了一種靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，基于多通道并行adc調(diào)度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括定時處理單元、通道緩存單元、adc控制邏輯單元、adc模塊、數(shù)據(jù)濾波單元、采集數(shù)據(jù)緩存單元、cpu單元和dma模塊，所述定時處理單元分別連接多個定時器，每個所述定時器連接一個通道；

3、所述方法具體包括：

4、s1、預(yù)設(shè)不同通道的采樣率以及通道數(shù)，并配置所有通道的定時器，所述定時器在所述adc模塊啟動后開始工作；

5、s2、所述定時處理單元根據(jù)不同觸發(fā)事件，按照先觸發(fā)先處理的原則執(zhí)行所有通道的配置；

6、s3、所述通道緩存單元對定時處理單元的通道配置進行緩存，緩存的配置通過通道去使能信號進行清除，緩存的配置遵循先進先出原則，在adc模塊不工作狀態(tài)下取走通道配置；

7、s4、所述adc控制邏輯單元在收到通道緩存單元通道配置信息后啟動，時序嚴(yán)格符合adc模塊的工作流程；

8、s5、所述adc模塊針對控制邏輯信號，輸出通道的采樣值，傳遞給數(shù)據(jù)濾波單元；

9、s6、所述數(shù)據(jù)濾波單元對通道采集數(shù)據(jù)進行判斷，對符合預(yù)期的數(shù)據(jù)傳遞給采集數(shù)據(jù)緩存單元；其中，所述判斷方法包括多次取均值、設(shè)置高低門限、數(shù)據(jù)濾波；

10、s7、所述采集數(shù)據(jù)緩存單元對通道號以及采集數(shù)據(jù)進行緩存處理，遵循先進先出原則按照觸發(fā)機制將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)接收端，同時上報中斷信息；

11、s8、數(shù)據(jù)傳遞給接收端的方式通過cpu單元根據(jù)中斷信息進行周期數(shù)據(jù)采樣，或者通過采集數(shù)據(jù)模塊觸發(fā)機制，發(fā)送dma搬數(shù)請求，將不同通道的采集數(shù)據(jù)收集到不同內(nèi)存中，當(dāng)達(dá)到設(shè)定數(shù)目時，cpu單元統(tǒng)一進行處理，以完成多通道單adc的快速采集。

12、進一步地，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述cpu單元分別連接所述定時處理單元、通道緩存單元、adc控制邏輯單元、數(shù)據(jù)濾波單元、采集數(shù)據(jù)緩存單元和dma模塊，所述定時處理單元還連接所述通道緩存單元，所述通道緩存單元還連接所述adc控制邏輯單元，所述adc控制邏輯單元還連接所述adc模塊，所述adc模塊還連接所述數(shù)據(jù)濾波單元，所述數(shù)據(jù)濾波單元還連接所述采集數(shù)據(jù)緩存單元，所述采集數(shù)據(jù)緩存單元還連接所述dma模塊。

13、進一步地，所述adc模塊采樣率范圍在1ksps~1msps之間，通道的數(shù)量為11個，所述adc模塊的工作時鐘為24mhz。

14、進一步地，步驟s2具體包括：

15、每個通道應(yīng)用不同定時器分別進行計數(shù)，當(dāng)兩個通道同時觸發(fā)定時器清零動作時，所述定時處理單元根據(jù)優(yōu)先級順序表，優(yōu)先執(zhí)行優(yōu)先級更高的通道，然后順序執(zhí)行另外一個通道；

16、在一個通道出現(xiàn)通道異常采樣時，定時處理單元不執(zhí)行該通道的配置，在其他通道沒有異常以及沖突時，遵循先觸發(fā)先處理的原則。

17、進一步地，所述步驟s3中，所述通道緩存單元同時具有監(jiān)測功能，在緩存數(shù)據(jù)一直為空或者緩存數(shù)據(jù)超出緩存預(yù)警上限時上報中斷信息，cpu單元通過監(jiān)控通中斷以判斷緩存單元所處狀態(tài)，進行宏觀調(diào)控；

18、進一步地，所述宏觀調(diào)控方式為：設(shè)中斷編號包括1和2，1表示緩存數(shù)據(jù)一直為空，2表示緩存數(shù)據(jù)超出預(yù)警，cpu單元在接口中獲取到對應(yīng)的中斷編號，若緩存數(shù)據(jù)一直為空，cpu單元報警并檢查通道定時器是否成功配置，adc工作時鐘是否工作，以對adc系統(tǒng)進行復(fù)位重新處理；若緩存數(shù)據(jù)超出預(yù)警，則檢查adc模塊以及adc控制邏輯單元是否工作正常，檢查通道定時器配置是否超過adc模塊的處理能力，以對adc系統(tǒng)進行復(fù)位。

19、進一步地，所述步驟s3中，緩存的配置通過通道去使能信號進行清除包括：每個通道均有對應(yīng)的使能信號，通道使能后，將通道配置緩存，若某一通道不需要進行采集數(shù)據(jù)，通過去使能對應(yīng)的通道，緩存就則清除對應(yīng)的通道配置。

20、進一步地，所述步驟s4中，所述adc模塊單獨供電?、有獨立使能，包括快速流程配置與常規(guī)配置，快速流程配置應(yīng)用在通道數(shù)量超過設(shè)定數(shù)量，采樣頻率超過設(shè)定頻率的場景，反之工作在常規(guī)配置。

21、進一步地，所述步驟s6中，多次取均值為：取該通道的多次數(shù)據(jù)進行求平均，將平均值專遞給下一個處理單元；設(shè)置高低門限為：設(shè)置一個該通道理論的最大值和最小值，對大于最大值或者小于最小值的通道數(shù)據(jù)過濾掉，將符合要求的數(shù)據(jù)抄底下一個處理單元；數(shù)據(jù)濾波為采用平滑處理算法，將濾波后的數(shù)據(jù)變的更平滑。

22、進一步地，所述步驟s8中，預(yù)先分配不同通道的內(nèi)存空間大小，以將不同通道的數(shù)據(jù)映射到對應(yīng)的內(nèi)存空間中。

23、本發(fā)明的有益效果為：

24、1、本發(fā)明將多個通道數(shù)據(jù)采集復(fù)用到一個adc上，不用多個adc進行采集，減少bom成本，符合低功耗、小尺寸集成數(shù)據(jù)采集解決方案的發(fā)展需求。

25、2、多個通道通過獨立并行定時器進行單獨計時，獨特的觸發(fā)機制，即在高效的滿足adc采集數(shù)據(jù)的同時，又巧妙的避免了各個通道在不同采樣率的情況下，不同通道發(fā)生采樣沖突。

26、3、多個通道的定時器、觸發(fā)機制、采集數(shù)據(jù)管理等多任務(wù)處理都可在工作模式使能時，獨立工作，不需要占用cpu資源，從而提高系統(tǒng)性能。

27、4、adc調(diào)度過程中每一個處理單元受cpu監(jiān)測，可在異常工作的狀態(tài)下及時將故障上報，重新進行adc調(diào)度。

技術(shù)特征：

1.一種靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，基于多通道并行adc調(diào)度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括定時處理單元、通道緩存單元、adc控制邏輯單元、adc模塊、數(shù)據(jù)濾波單元、采集數(shù)據(jù)緩存單元、cpu單元和dma模塊，所述定時處理單元分別連接多個定時器，每個所述定時器連接一個通道；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所述cpu單元分別連接所述定時處理單元、通道緩存單元、adc控制邏輯單元、數(shù)據(jù)濾波單元、采集數(shù)據(jù)緩存單元和dma模塊，所述定時處理單元還連接所述通道緩存單元，所述通道緩存單元還連接所述adc控制邏輯單元，所述adc控制邏輯單元還連接所述adc模塊，所述adc模塊還連接所述數(shù)據(jù)濾波單元，所述數(shù)據(jù)濾波單元還連接所述采集數(shù)據(jù)緩存單元，所述采集數(shù)據(jù)緩存單元還連接所述dma模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述adc模塊采樣率范圍在1ksps~1msps之間，通道的數(shù)量為11個，所述adc模塊的工作時鐘為24mhz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，步驟s2具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟s3中，所述通道緩存單元同時具有監(jiān)測功能，在緩存數(shù)據(jù)一直為空或者緩存數(shù)據(jù)超出緩存預(yù)警上限時上報中斷信息，cpu單元通過監(jiān)控通中斷以判斷緩存單元所處狀態(tài)，進行宏觀調(diào)控。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述宏觀調(diào)控方式為：設(shè)中斷編號包括1和2，1表示緩存數(shù)據(jù)一直為空，2表示緩存數(shù)據(jù)超出預(yù)警，cpu單元在接口中獲取到對應(yīng)的中斷編號，若緩存數(shù)據(jù)一直為空，cpu單元報警并檢查通道定時器是否成功配置，adc工作時鐘是否工作，以對adc系統(tǒng)進行復(fù)位重新處理；若緩存數(shù)據(jù)超出預(yù)警，則檢查adc模塊以及adc控制邏輯單元是否工作正常，檢查通道定時器配置是否超過adc模塊的處理能力，以對adc系統(tǒng)進行復(fù)位。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟s3中，緩存的配置通過通道去使能信號進行清除包括：每個通道均有對應(yīng)的使能信號，通道使能后，將通道配置緩存，若某一通道不需要進行采集數(shù)據(jù)，通過去使能對應(yīng)的通道，緩存就則清除對應(yīng)的通道配置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟s4中，所述adc模塊單獨供電?、有獨立使能，包括快速流程配置與常規(guī)配置，快速流程配置應(yīng)用在通道數(shù)量超過設(shè)定數(shù)量，采樣頻率超過設(shè)定頻率的場景，反之工作在常規(guī)配置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟s6中，多次取均值為：取該通道的多次數(shù)據(jù)進行求平均，將平均值專遞給下一個處理單元；設(shè)置高低門限為：設(shè)置一個該通道理論的最大值和最小值，對大于最大值或者小于最小值的通道數(shù)據(jù)過濾掉，將符合要求的數(shù)據(jù)抄底下一個處理單元；數(shù)據(jù)濾波為采用平滑處理算法，將濾波后的數(shù)據(jù)變的更平滑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈活高效多通道并行adc調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟s8中，預(yù)先分配不同通道的內(nèi)存空間大小，以將不同通道的數(shù)據(jù)映射到對應(yīng)的內(nèi)存空間中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種靈活高效多通道并行ADC調(diào)度方法，定時處理單元根據(jù)不同觸發(fā)事件，按照先觸發(fā)先處理的原則執(zhí)行所有通道的配置；通道緩存單元對定時處理單元的通道配置進行緩存；ADC控制邏輯單元在收到通道緩存單元通道配置信息后啟動；ADC模塊針對控制邏輯信號，輸出通道的采樣值，傳遞給數(shù)據(jù)濾波單元；數(shù)據(jù)濾波單元對通道采集數(shù)據(jù)進行判斷；采集數(shù)據(jù)緩存單元對通道號以及采集數(shù)據(jù)進行緩存處理；數(shù)據(jù)傳遞給接收端的方式通過CPU單元根據(jù)中斷信息進行周期數(shù)據(jù)采樣，將不同通道的采集數(shù)據(jù)收集到不同內(nèi)存中，CPU單元統(tǒng)一進行處理。本發(fā)明外部可同時多通道并行獨立下發(fā)調(diào)動指令，轉(zhuǎn)換器根據(jù)優(yōu)先級串行處理，不占用公共資源。

技術(shù)研發(fā)人員：康浩
受保護的技術(shù)使用者：無錫領(lǐng)跑微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6