[发明专利]千兆以太网的多通道数据循环采集系统及采集方法

说明书

本发明公开了一种千兆以太网传输的多通道图像数据循环采集系统及采集方法。该系统包括N路数据源、数据处理单元、千兆以太网网口以及上位机；数据处理单元包括FPGA芯片、N路信号输入接口、N个网络功能模块、多通道控制模块以及网络发送模块；每一路数据源通过信号输入接口将图像数据发送至其对应的网络功能模块中；网络功能模块用于将图像数据进行缓存并且合成符合UDP协议的广播数据包；多通道控制模块通过握手通讯机制实现多路数据控制模块循环对每一个网络功能模块进行响应，并且将每一路网络功能模块中的图像数据均依次通过网络发送模块、千兆以太网网口发送至上位机。本发明不仅成本低，并且避免了数据传输出现错误和延迟问题。

技术领域

本发明涉及数据采集领域，尤其涉及一种千兆以太网传输的多通道图像数据循环采集系统及采集方法。

背景技术

数据采集系统广泛的应用于航空航天，通讯，雷达，电子测量，工业等各个领域，而多通道数据采集系统日益发展成为一种趋势。

传统多路数据采集并传输到上位机只关注前端数据采集的参数，例如高速，高精度，而多路数据进入处理器后，如何确保多路数据缓存，数据处理和传输正确性研究很少。

目前很多工业现场很多采集系统都是通过RS-232或者RS-422/RS-485总线与上位机PC机进行通讯，很难保证数据传输的正确性，稳定性，大容数据传输和远距离通信。而采用光纤进行数据传输，又增加了系统设计的复杂性和研发成本。

例如中国专利，公告号为CN102930713A，公开了一种“光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统”，其通过光纤以太网模块将数据发送到上位机生成CVS格式进行保存，后续再进行分析。这种通过光纤传输的存在着缺陷，对于一些图像数据要求实时传输和显示，采用光纤传输数据需要保存和后处理，这样画面会有一定的延时，又增加了设计的难度和成本。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，，本发明提供了一种制造成本低，并且能够避免数据传输出现错误和延迟问题的千兆以太网的多通道数据循环采集系统及采集方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

采用同步RS422总线+FPGA+千兆以太网的硬件平台，通过RS422总线接收图像数据，同时采用FPGA可以利用其并行性利用其丰富的资源来增加其吞吐量，相比单纯的提高速度来提高吞吐量具有更低的功耗并且也降低了系统的不稳定性，使得出错的可能性大大降低；另一方面，如果在传输数据时对数据进行了压缩，则系统所能传输的数据量将大幅提高，用系统复杂度换取大的数据吞吐量在数据量巨大的情况下是有效的。因此，采用基于FPGA的千兆以太网数据传输系统对高速相机的海量数据进行传输是一个比较好的选择。利用千兆以太网吞吐量大、配置灵活的特点对图像数据进行实时传输。

千兆以太网的多通道数据循环采集系统，包括N路数据源以及数据处理单元、千兆以太网网口以及上位机；

所述N路数据源为N台用于采集图像数据的相机；

所述数据处理单元包括FPGA芯片、N路信号输入接口、N个网络功能模块、多通道控制模块以及网络发送模块；N≥1；

N路信号输入接口、N个网络功能模块、多通道控制模块以及网络发送模块全部集成在FPGA芯片上；

N路信号输入接口、N个网络功能模块以及N路数据源一一对应；

每一路数据源通过信号输入接口将图像数据发送至其对应的网络功能模块中；网络功能模块用于将图像数据进行缓存并且合成符合UDP协议的广播数据包；

多通道控制模块通过握手通讯机制实现多通道控制模块循环对每一个网络功能模块进行响应，并且将每一路网络功能模块中的图像数据依次发送给网络发送模块；

网络发送模块通过千兆以太网网口与上位机通讯。