[发明专利]一种基于AMP的数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于AMP的数据采集方法。

背景技术

随着工业化与信息化的飞速发展，自动化设备在工业中的应用越来越广泛，而数据采集与控制系统在自动化中又发挥着非常重要的作用。怎样实时、高效地进行数据采集和数据交互成为了提高工业智能化程度的一个重要课题。

在对数据采集或者处理要求不高的场景下，多采用STM32等芯片进行数据的采集和处理；而对于数据采集效率要求较高的系统中，普通的芯片已无法满足需求。因此，引入了多核CPU(如ZC7020)完成数据的处理和交互流程。多核CPU带来了更强的并行处理能力、更高的计算密度和更低的时钟频率，并大大减少了散热和功耗。

多核芯片的多处理模式主要分为AMP(非对称多处理)、SMP(对称多处理)和BMP(混合多处理)三种。鉴于大多数操作系统都支持SMP的缘故，目前使用最多的是SMP模式，由一个OS管理各个内核，并分配工作负载。但SMP在任务调度、进程管理等方面存在一定的性能开销，这会给实时性要求严格的采集系统性能造成不利影响。

例如，专利CN106487909A提出了一种基于ARM和嵌入式linux的远程数据采集系统，系统的采集端由仅由一个arm芯片及其外设实现，获取的数据通过路由器传输至internet，上位机则从internet直接获取信息数据。专利CN101957808A提出了一种多CPU通信方法和系统，该系统基于SMP结构，通过中断和消息队列进行多CPU之间的交互；从CPU接收到主CPU触发的中断信号后，从CPU的内核从消息队列中获取所述数据，并通过SOCKET将所述数据传输到所述应用程序。上述专利为单CPU采集或基于SMP的多CPU采集模式，单CPU采集模式下，采集效率低下，无法兼顾上行和下行通道的实时性；基于SMP的多CPU采集模式虽对系统实时性有所改善，但鉴于linux自身的实时性弊端，无法满足硬实时性要求。

目前数据采集系统多采用单CPU模式或多CPU对称多处理模式，单CPU采集模式下，频繁的任务调度切换会导致采集效率低下，无法及时地反馈采集数据、兼顾上行和下行通道的实时性；基于SMP的多CPU采集模式虽对系统实时性有所改善，一个CPU负责上行，另一个CPU负责下行，但鉴于linux自身的实时性弊端，在任务调度、进程管理等方面存在一定的性能开销，无法在如数据异常则需要即刻断电的硬实时性需求场景中使用。

因此，有必要设计一种新的数据采集方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于AMP的数据采集方法，本发明旨在解决采集设备采用单操作系统时，实时性受任务调度等影响而造成实时性下降的问题，该基于AMP的数据采集方法易于实施，数据采集及传输效率高。

发明的技术解决方案如下：

一种基于AMP的数据采集方法，采用双CPU架构，双CPU架构中具有第一CPU和第二CPU，其中，第一CPU与采集设备组相连，负责数据采集，第二CPU负责对数据的提取、处理、整合和上发；上发是指上传到服务器、手机或上位机等；

且第一CPU和第二CPU之间通过中断模式和消息队列进行信息交互。

第一CPU装载ucosii操作系统；第二CPU装载linux操作系统。

第一CPU初始化之后，建立消息队列。

在第一CPU中，若单次数据采集完成或采集数据中有异常数据需要立即进行反馈时，第一CPU通过IO端口触发第二CPU的外部中断，通知第二CPU进行处理。

第一CPU进行基本的(即原始的)数据采集，并对数据进行初步的判断，当有需要告警的异常数据或采集数据达到上发阈值时(如采集的数据个数达到1000个)，将数据填充到消息的结构体中，并推入消息队列以供读取。

第一CPU根据上发数据的类型将相应的核间中断引脚拉低，从而触发第二CPU的外部中断。

当第二CPU的硬件检测到中断引脚被拉低后，自动跳转至中断处理子程序；在中断处理子程序中将对消息队列里的消息进行读取和解析。

当判断消息类型为亟待告警的消息时，直接从中断处理子程序中将告警数据打包并上发。

当判断消息类型为非亟待告警的消息时(即正常的采集数据)，将flag标识置1；前台线程检测到flag标识置1后，对消息中所带的数据进行处理、整合和打包；最后，由人机交互接口完成数据的上发。

第一CPU通过至少一个采集接口与采集设备组相连，第二CPU连接有至少一个显示终端。