[发明专利]一种基于FPGA+DSP构架的高速数据记录系统的构建方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于FPGA+DSP构架的高速数据记录系统及其构建方法，该设计属于通信技术领域。 

背景技术：

在现代通讯发展中，各式各样的数据通讯已经占据了重要地位。在越来越多的情况下，对实时数据的存储与分析成为用户广泛的需求。而在各种科学研究与检测中，对数据进行存储与分析更是成为一种重要且必要的手段。数据存储设备（俗称黑匣子）在实际生活中已经得到了很多广泛的应用。如应用在飞机中，记载黑匣子记录的各种飞行参数是在飞机发生事故后查找分析原因的重要依据。此外，车载、舰载黑匣子也逐渐得到应用。但即便在民用领域内，数据记录设备也存在诸如成本高，应用环境苛刻等缺点。基于这些原因，本专利申请提供了一种自行设计的数据记录系统。 

发明内容：

1、目的：本发明目的在于提供一种基于FPGA+DSP架构的高速数据记录系统及其构建方法，它能够实现实时记录数据及PC环境读取数据的功能，本系统设计以FPGA与DSP为主控器件，配备以总线通信接口，模拟量数据采集接口和PC数据通信接口。整个系统以各种电源模块为供电基础，由5V电源转换成各种电平供给芯片正常工作。本发明主要通过VHDL硬件描述语言来完成FPGA核心控制芯片功能，C语言实现DSP核心控制芯片功能，完成系统设计。 

2、技术方案：本发明的目的通过以下技术方案来实现。 

（1）本发明一种基于FPGA+DSP架构的高速数据记录系统，该系统包括：PC端测控软件、FPGA核心控制芯片、DSP核心控制芯片、电源芯片、FLASH存储芯片、USB通信芯片、HDLC协议通信芯片、AD芯片和GPS通信子板。它们之间的位置连接关系及信号走向是：在整个系统中，FPGA核心控制芯片控制数据上传时PC通信的USB模块，与DSP核心控制芯片通信时的缓存模块，FLASH存储芯片的读写模块，GPS通信子板的控制，以及总线通信模块即 HDLC协议通信芯片发送、接受数据模块。DSP核心控制芯片控制数据传输记录模式下的系统自检，模拟量数据采集模块，以及与FPGA核心控制芯片的通信模块。电源芯片与各芯片连接，提供整个系统工作所需的电压。系统结构图如图1所示。 

PC端的测控软件用VC进行设计。它主要完成的工作是在硬件系统与PC通信时，在PC端显示出数据，便于进行分析。本测控软件以界面处理和USB接口控制为主，通过界面向主控板发送装订参数、上传数据等命令，并将得到的数据存储为Excel文件，同时在界面上显示相关信息。软件的总体结构如图2所示，可分为界面控制及显示、指令发送、数据接收以及数据处理四个部分。 

PC端的测控软件的工作流程大致如工作流程图如图3所示： 

a.打开软件，检测USB设备是否连接； 

b.开机自动向设备发送自检命令，检测设备是否连接正常； 

c.可启动测试模式，检测设备功能是否正常； 

d.读取并在界面上绘制FLASH芯片的数据储存信息； 

e.查找存储区中最新一次存储的数据； 

f.控制接收设备上传的指令数据，将帧头部分关键信息显示于界面上； 

g.将接收到的指令数据以Excel的形式存储计算机中； 

h.断开设备，分析数据。 

本软件界面单元为用户提供了参数输入、指令控制按键等输入接口，并具备显示存储状态等功能，分装订指令区、FLASH控制区、查找数据信息区、数据读取区、内存图显区和数据帧头信息显示区六个部分，各自功能如下： 

装订指令区包括地址参数输入框、地址码发送按钮、天线选择按钮等，完成对指令线应答机数据记录分析设备地址码装订、天线选择及切换等多项功能的控制。 

FLASH控制区完成清除FLASH所有存储数据的功能。 

查找数据信息区主要有包含查找内存最新存储位置以及显示内存分布图按键，最新页起始、最新页终止和起始头标志显示信息。 

数据读取区有两个按键：读取和存为Excel。读取起始页和读取终止页表示读取FLASH的范围；当前读取包数和已读取包数用于显示读取进度。 

内存图显区是一个饼图显示区域，受内存管理区的显示内存分布图控制。 数据信息区第一行是标题，表示帧头、起始地址和结束地址。最多可显示前100组数据。