[发明专利]一种可配置多通道高速模拟量采集系统及方法

说明书

本发明提供一种可配置多通道高速模拟量采集系统及方法，系统设置两路开关矩阵及电压跟随电路，通过控制逻辑,可将开关矩阵切换后的保持时间缩短一半；FPGA模块通过DMA方式与DSP模块进行数据交互，提高了数据传输效率，降低了软件复杂度；系统采用IEEE‑1394B总线与机电系统交联，提高了数据可靠性和传输速度。本发明所述系统具备采集速度快、数据传输高效可靠、软件复杂度低、电路体积小、易维护、扩展性强的特性，对提升整个飞机模拟量采集系统采集速度及控制性能具备重要的意义。

技术领域

本发明属于机载模拟量采集技术领域，尤其涉及一种可配置多通道高速模拟量采集系统及方法。

背景技术

飞机机电管理系统中，包含大量由温度、压力、流量、速度等传感器组成的模拟量采集接口，由于测量方法和测量电路的不完善，以及周围电磁环境的影响，造成采集精度低、速率慢、数据可靠低缺陷，直接影响到飞机系统控制性能。因此，设计一个可靠性高、速度快、体积小的模拟量采集系统对整个飞机系统具备重要的意义。

传统的飞机模拟量采集系统大多采用专用或通用数字信号处理器实现，多通道模拟量采集，信号建立时间长，一般通过延长开关切换时间实现，严重影响了信号采集速率。本发明针对上述缺点，发明了一种可配置多通道高速模拟量采集系统，系统采用DSP+FPGA系统架构，通过高速串行总线实现与机电系统数据交互，FPGA模块自动完成数据采集及传输，系统具备体积小、扩展性强、易维护特性。本发明同时发明了一种可配置多通道高速模拟量采集方法，通过所述方法可使开关矩阵切换时间至少提高一倍，从而极大地提高了模拟量采集速度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，实现多通道模拟量采集系统的高速采集。

为此，本发明提供一种可配置多通道高速模拟量采集系统，所述系统包括：信号调理电路、第一开关矩阵、第二开关矩阵、第一电压跟随电路、第二电压跟随电路、二选一开关、比例运放模块、A/D转换模块、FPGA模块和DSP模块；所述信号调理电路同时与第一开关矩阵和第二开关矩阵连接；所述第一电压跟随电路与第一开关矩阵连接；所述第二电压跟随电路与第二开关矩阵连接；所述二选一开关输入的第一通道与第一电压跟随电路的输出连接，所述二选一开关输入的第二通道与第二电压跟随电路的输出连接，所述二选一开关的输出与比例运放模块连接；所述A/D转换模块的输入与比例运放模块的输出连接，所述A/D转换模块的输出与FPGA模块连接；所述FPGA模块接收DSP模块配置信息，完成系统采集时序配置，并将采集结果上传至DSP模块，所述FPGA模块分别与第一开关矩阵、第二开关矩阵、二选一开关、A/D转换模块、DSP模块连接；所述DSP模块接收机电系统模拟量采集通道配置信息，接收FPGA模块发送的采集结果，进行数据处理，将处理结果上传至机电系统，所述DSP模块分别与FPGA模块、机电系统连接。

所述的一种可配置多通道高速模拟量采集系统，所述DSP模块通过直接存储器读取(DMA)方式读取FPGA模块采集结果。

所述的一种可配置多通道高速模拟量采集系统，所述DSP模块与机电系统采用高速串行总线交联，所述高速串行总线采用IEEE-1394B；

本发明还提供一种可配置多通道高速模拟量采集方法，所述方法包括如下步骤：

步骤A，DSP模块接收机电系统模拟量采集指令，并下发至FPGA模块；

步骤B，FPGA模块接收DSP模块发送的指令，实现采集控制、地址译码及逻辑时序控制，并将采集结果放置数据缓冲区；

步骤C，FPGA模块通过DMA方式，将数据缓冲区内容上传DSP模块；

步骤D，DSP模块周期读取FPGA模块发送的采集结果，并经算法处理后，将采集结果上传至机电系统。

所述的一种可配置多通道高速模拟量采集方法，所述步骤B包括如下步骤：