一种基于ZYNQ的多通道数据采集存储控制系统的制作方法

    技术2025-09-14  70


    本申请涉及数据采集的领域,尤其是涉及一种基于zynq的多通道数据采集存储控制系统。


    背景技术:

    1、传统模拟数据采集系统一般基于pc工控机实现,基于商用的cpu、内存、硬盘和电源构建最小计算机系统,搭配数据采集卡,配合操作系统实现大容量的模拟量数据采集。系统复杂且耗能较高、可靠性低,成本高昂,且尺寸有一定的局限性。

    2、随着集成电路技术的发展,高端arm处理器性能提升和fpga资源的快速增长,用其替代计算机系统成为可能。另一方面,数据采集卡功能单一,且通常用于单通道信号传输。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本申请提供一种基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,解决了现有技术中的问题,建立小型化、高性能、实时的模拟量以及飞行数据采集、控制及存储系统,提供了多类型、多通道信号采集、处理、存储、下载的一体化功能。

    2、本申请提供的一种基于zynq的多通道数据采集存储控制系统采用如下的技术方案:

    3、一种基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,包括zynq主控芯片、存储模块、温度采集模块以及电池供电模块;

    4、温度采集模块用于采集靶标飞行过程中各舱段内壁面温度和部分设备舱内环境温度变化情况,温度采集模块包括温度传感器和电压信号采集电路,在多个点位安装温度传感器,且同一采集点安装两个温度传感器,同一点位的两个温度传感器连接不同电压信号采集电路的一个采集通道;

    5、zynq主控芯片,用于对温度采集模块转换后的数字信号进行采集、处理、存储和管理,且zynq主控芯片用于接收靶标飞行数据;

    6、存储模块用于存储zynq主控芯片采集的温度数据,同时存储模块用于存储靶标飞行数据,进行飞行数据备份;

    7、电池供电模块用于对温度采集模块、存储模块和zynq主控芯片供电。

    8、可选的,zynq主控芯片包括双核arm处理器以及fpga,fpga通过axi 4总线形式与arm处理器交互,zynq主控芯片的fpga包括ad采集模块,ad采集模块用于控制电压信号采集电路进行数字信号的采集,并对从电压信号采集电路接收的数据进行预处理。

    9、可选的,所述ad采集模块通过接收arm处理器的指令,启动ad芯片的模拟量采集功能,产生控制ad芯片的控制时序,接收ad芯片转换后的数字信号,并将数据存储于数据缓存区中,供arm处理器读取数据。

    10、可选的,zynq主控芯片的fpga还包括usb通信模块,通道模拟数据采集存储控制系统还包括usb接口;所述usb通信模块用于完成上位机软件发送的数据擦除指令、完成存储数据的擦除工作、完成上位机软件发送的数据下载指令。

    11、可选的,zynq主控芯片的fpga还包括rs422串口通信模块,多通道模拟数据采集存储控制系统还包括rs422总线接口,所述rs422串口通信模块通过rs422总线接收飞行数据并记录;rs422串口通信模块用于控制rs422总线接口和外部控制系统通信,通过rs422总线发送系统自检信息、电池剩余电量和存储剩余存储容量。

    12、可选的,zynq主控芯片的fpga还包括数据存储控制模块;数据存储控制模块用于将ad采集模块和rs422串口通信模块的数据存储至存储模块,所述数据存储模块:将接收到的温度数据和飞行数据发送到存储模块中。

    13、综上所述,本申请包括以下有益技术效果:

    14、本申请基于zynq架构,结合外部多种数据驱动芯片实现多通道数据的实时采集、处理、存储功能。通过多个功能模块实现多路温度信号以及飞行数据的采集,同时兼具数据处理功能。通过存储模块实现不同类型数据的实时存储功能。通过usb2.0接口通信模块实现数据的下载回读功能。最终建立了小型化、高性能、实时的模拟量以及飞行数据采集、控制及存储系统,提供了多类型、多通道信号采集、处理、存储、下载的一体化解决方案。基于本发明的设备可适应航空航天领域的复杂外场环境,尤其是弹载领域,其小型化的设计特点使得设备易安装于各类型导弹;设备在导弹短暂的飞行过程中记录大量数据,为导弹结构以及功能的优化提供改进依据。



    技术特征:

    1.一种基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,其特征在于,包括zynq主控芯片、存储模块、温度采集模块以及电池供电模块;

    2.根据权利要求1所述的基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,其特征在于,zynq主控芯片包括双核arm处理器以及fpga,fpga通过axi 4总线形式与arm处理器交互,zynq主控芯片的fpga包括ad采集模块,ad采集模块用于控制电压信号采集电路进行数字信号的采集,并对从电压信号采集电路接收的数据进行预处理。

    3.根据权利要求2所述的基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,其特征在于,所述ad采集模块通过接收arm处理器的指令,启动ad芯片的模拟量采集功能,产生控制ad芯片的控制时序,接收ad芯片转换后的数字信号,并将数据存储于数据缓存区中,供arm处理器读取数据。

    4.根据权利要求2所述的基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,其特征在于,zynq主控芯片的fpga还包括usb通信模块,通道模拟数据采集存储控制系统还包括usb接口;所述usb通信模块用于完成上位机软件发送的数据擦除指令、完成存储数据的擦除工作、完成上位机软件发送的数据下载指令。

    5.根据权利要求2所述的基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,其特征在于,zynq主控芯片的fpga还包括rs422串口通信模块,多通道模拟数据采集存储控制系统还包括rs422总线接口,所述rs422串口通信模块通过rs422总线接收飞行数据并记录;rs422串口通信模块用于控制rs422总线接口和外部控制系统通信,通过rs422总线发送系统自检信息、电池剩余电量和存储剩余存储容量。

    6.根据权利要求2所述的基于zynq的多通道数据采集存储控制系统,其特征在于,zynq主控芯片的fpga还包括数据存储控制模块;数据存储控制模块用于将ad采集模块和rs422串口通信模块的数据存储至存储模块,所述数据存储模块:将接收到的温度数据和飞行数据发送到存储模块中。


    技术总结
    本申请提供了一种基于ZYNQ的多通道数据采集存储控制系统,属于数据采集技术领域,具体基于ZYNQ架构结合外部多种数据驱动芯片实现多通道数据的实时采集、处理、存储功能。通过多个功能模块实现多路温度信号以及飞行数据的采集,同时兼具数据处理功能。通过存储模块实现不同类型数据的实时存储功能。通过USB2.0接口通信模块实现数据的下载回读功能。最终建立了小型化、高性能、实时的模拟量以及飞行数据采集、控制及存储系统,提供了多类型、多通道信号采集、处理、存储、下载的一体化解决方案。

    技术研发人员:陈忠山,廖鹏程,李彦文
    受保护的技术使用者:陕西千山航空电子有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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