一種分布式數據同步采集裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及數據采集技術，具體是一種分布式數據同步采集裝置及方法。本發明專利技術解決了現有數據采集裝置無法實現分布式數據同步采集的問題。一種分布式數據同步采集裝置，包括上位機、總控制單元、RS485總線、分布式數據采集單元；所述總控制單元包括一個FPGA、一個FLASH存儲器、一個電源轉換器、一個RS485接口；所述分布式數據采集單元的數目為n個；每個分布式數據采集單元均包括一個CPLD、一個A/D轉換器、一個電源轉換器、一個RS485接口。本發明專利技術適用于各種工業生產和科學研究領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及數據采集技術，具體是一種分布式數據同步采集裝置及方法。
技術介紹
在生產實踐過程中，為了得到需要的數據，通常需要將一些由傳感器輸出的模擬信號轉換成數字信號，再通過計算機或者處理系統進行相應的數據處理，最終得到實際的處理后的數據信息，這種過程即被稱為數據采集。隨著工業技術的不斷發展，數據采集裝置具有越來越廣泛的應用前景。在工業生產過程中，受產品質量、生產成本等多方面因素的影響，通常需要對工業生產現場的一些參數進行實時監控，數據采集裝置便是解決這一問題的有效手段。在科學研究過程中，應用數據采集裝置可獲得被測對象的瞬時動態信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學奧秘的重要手段之一。數據采集裝置在各個領域被廣泛應用，已滲透到了工業現場、地震勘測、醫療機械、電子通信、航空航天等各個領域，為人類更好地獲取各種有效信息提供了便利條件。然而，傳統的數據采集裝置由于自身結構和原理所限，普遍無法實現分布式數據同步采集（分布式數據同步采集是指在較大的范圍內同步采集多個待測點或大面積的數據），由此導致其適用范圍較小。為此有必要專利技術一種全新的數據采集裝置，以解決現有數據采集裝置無法實現分布式數據同步采集的問題。
技術實現思路
本專利技術為了解決現有數據采集裝置無法實現分布式數據同步采集的問題，提供了一種分布式數據同步采集裝置及方法。本專利技術是采用如下技術方案實現的：一種分布式數據同步采集裝置，包括上位機、總控制單元、RS485總線、分布式數據采集單元；所述總控制單元包括一個FPGA、一個FLASH存儲器、一個電源轉換器、一個RS485接口；所述分布式數據采集單元的數目為n個；每個分布式數據采集單元均包括一個CPLD、一個A/D轉換器、一個電源轉換器、一個RS485接口；其中，FPGA的輸出端與上位機的輸入端連接；FLASH存儲器與FPGA雙向連接；總控制單元的電源轉換器的輸出端與FPGA的輸入端連接；總控制單元的RS485接口與FPGA雙向連接；n個A/D轉換器與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的電源轉換器的輸出端與n個CPLD的輸入端一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與總控制單元的RS485接口通過RS485總線雙向連接；n為正整數。一種分布式數據同步采集方法（該方法在本專利技術所述的一種分布式數據同步采集裝置中實現），該方法是采用如下步驟實現的：（1）FPGA對n個CPLD進行編址，并通過RS485總線向n個CPLD同步發送數據采集命令；n個CPLD根據接收到的數據采集命令同步控制n個A/D轉換器進行啟動；n個A/D轉換器開始對n個待測點同步進行數據采集，并將采集到的數據同步發送至n個CPLD；n個CPLD根據接收到的數據同步判斷n個A/D轉換器是否采集完畢；（2）待n個A/D轉換器均采集完畢后，FPGA通過RS485總線向n個CPLD同步發送選址命令；n個CPLD根據接收到的選址命令同步進行地址匹配；地址匹配成功的CPLD將接收到的數據通過RS485總線發送至FPGA；?FPGA將接收到的數據同步發送至FLASH存儲器和上位機；FLASH存儲器對接收到的數據進行存儲；上位機對接收到的數據進行顯示。本專利技術所述的一種分布式數據同步采集裝置及方法基于全新的結構和原理，實現了在較大的范圍內同步采集多個待測點或大面積的數據，由此實現了分布式數據同步采集，從而有效擴大了適用范圍。本專利技術有效解決了現有數據采集裝置無法實現分布式數據同步采集的問題，其具有系統配置簡單、性能穩定、可靠性強、易于擴充待測點數等優點，適用于各種工業生產和科學研究領域。附圖說明圖1是本專利技術的一種分布式數據同步采集裝置的第一種結構示意圖。圖2是本專利技術的一種分布式數據同步采集裝置的第二種結構示意圖。具體實施方式實施例一一種分布式數據同步采集裝置，包括上位機、總控制單元、RS485總線、分布式數據采集單元；所述總控制單元包括一個FPGA、一個FLASH存儲器、一個電源轉換器、一個RS485接口；所述分布式數據采集單元的數目為n個；每個分布式數據采集單元均包括一個CPLD、一個A/D轉換器、一個電源轉換器、一個RS485接口；其中，FPGA的輸出端與上位機的輸入端連接；FLASH存儲器與FPGA雙向連接；總控制單元的電源轉換器的輸出端與FPGA的輸入端連接；總控制單元的RS485接口與FPGA雙向連接；n個A/D轉換器與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的電源轉換器的輸出端與n個CPLD的輸入端一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與總控制單元的RS485接口通過RS485總線雙向連接；n為正整數。在本實施例中，如圖1所示，n個分布式數據采集單元的RS485接口與總控制單元的RS485接口通過RS485總線雙向連接構成菊花鏈式拓撲結構。一種分布式數據同步采集方法（該方法在本專利技術所述的一種分布式數據同步采集裝置中實現），該方法是采用如下步驟實現的：（1）FPGA對n個CPLD進行編址，并通過RS485總線向n個CPLD同步發送數據采集命令；n個CPLD根據接收到的數據采集命令同步控制n個A/D轉換器進行啟動；n個A/D轉換器開始對n個待測點同步進行數據采集，并將采集到的數據同步發送至n個CPLD；n個CPLD根據接收到的數據同步判斷n個A/D轉換器是否采集完畢；（2）待n個A/D轉換器均采集完畢后，FPGA通過RS485總線向n個CPLD同步發送選址命令；n個CPLD根據接收到的選址命令同步進行地址匹配；地址匹配成功的CPLD將接收到的數據通過RS485總線發送至FPGA；?FPGA將接收到的數據同步發送至FLASH存儲器和上位機；FLASH存儲器對接收到的數據進行存儲；上位機對接收到的數據進行顯示。具體實施時，n個分布式數據采集單元的RS485接口、總控制單元的RS485接口均采用全雙工接口或者均采用半雙工接口。所述步驟（2）中，待n個A/D轉換器均采集完畢后，FPGA也可以通過設置采樣頻率，實現對n個CPLD接收到的數據進行同步采集循環存儲。實施例二一種分布式數據同步采集裝置，包括上位機、總控制單元、RS485總線、分布式數據采集單元；所述總控制單元包括一個FPGA、一個FLASH存儲器、一個電源轉換器、一個RS485接口；所述分布式數據采集單元的數目為n個；每個分布式數據采集單元均包括一個CPLD、一個A/D轉換器、一個電源轉換器、一個RS485接口；其中，FPGA的輸出端與上位機的輸入端連接；FLASH存儲器與FPGA雙向連接；總控制單元的電源轉換器的輸出端與FPGA的輸入端連接；總控制單元的RS485接口與FPGA雙向連接；n個A/D轉換器與n個CPLD一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分布式數據同步采集裝置，其特征在于：包括上位機、總控制單元、RS485總線、分布式數據采集單元；所述總控制單元包括一個FPGA、一個FLASH存儲器、一個電源轉換器、一個RS485接口；所述分布式數據采集單元的數目為n個；每個分布式數據采集單元均包括一個CPLD、一個A/D轉換器、一個電源轉換器、一個RS485接口；其中，FPGA的輸出端與上位機的輸入端連接；FLASH存儲器與FPGA雙向連接；總控制單元的電源轉換器的輸出端與FPGA的輸入端連接；總控制單元的RS485接口與FPGA雙向連接；n個A/D轉換器與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的電源轉換器的輸出端與n個CPLD的輸入端一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與總控制單元的RS485接口通過RS485總線雙向連接；n為正整數。

【技術特征摘要】
1.一種分布式數據同步采集裝置，其特征在于：包括上位機、總控制單元、RS485總線、分布式數據采集單元；
所述總控制單元包括一個FPGA、一個FLASH存儲器、一個電源轉換器、一個RS485接口；
所述分布式數據采集單元的數目為n個；每個分布式數據采集單元均包括一個CPLD、一個A/D轉換器、一個電源轉換器、一個RS485接口；
其中，FPGA的輸出端與上位機的輸入端連接；FLASH存儲器與FPGA雙向連接；總控制單元的電源轉換器的輸出端與FPGA的輸入端連接；總控制單元的RS485接口與FPGA雙向連接；n個A/D轉換器與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的電源轉換器的輸出端與n個CPLD的輸入端一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與n個CPLD一一對應雙向連接；n個分布式數據采集單元的RS485接口與總控制單元的RS485接口通過RS485總線雙向連接；n為正整數。
2.根據權利要求1所述的一種分布式數據同步采集裝置，其特征在于：n個分布式數據采集單元的RS485接口與總控制單元的RS485接口通過RS485總線雙向連接構成菊花鏈式拓撲結...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬游春，李錦明，張文棟，熊繼軍，劉俊，譚秋林，丁寧，李鵬，韓帥，王悅凱，
申請(專利權)人：中北大學，
類型：發明
國別省市：山西;14