地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法、裝置及系統的製作方法
2023-06-04 06:06:26
地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法、裝置及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法、裝置及系統，涉及地球物理儀器【技術領域】，所述方法包括以下步驟：S1：採用第一串行接口的時鐘頻率來接收並存儲由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，所述第一串行接口為地球物理儀器中數據採集模塊的串行接口；S2：採用第二串行接口的時鐘頻率將所述串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端，所述第二串行接口為所述串行數據接收端的串行接口。本發明通過按照第一串行接口的時鐘頻率來接收串行數據，並通過第二串行接口的時鐘頻率來發送數據，使得在不佔用地球物理儀器資源的情況下，有效提高了數據交換速度。
【專利說明】地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法、裝置及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及地球物理儀器【技術領域】，特別涉及一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002]隨著技術的進步，信息技術與計算機技術得到了快速發展，包括電磁法在內的地球物理儀器都得到了長足的進步，但隨著可攜式、小型化、低功耗和低成本的發展要求，地球物理儀器中數據採集模塊普遍採用串行輸出接口的模/數轉換器(Analog-to-DigitalConverter, ADC),由於串行輸出結構的傳輸速度比較快，在數據採集完畢進行數據存儲或傳輸時，如果地球物理儀器中數據採集模塊的串行接口和數據接收端的串行接口的時鐘域不一致，則很難進行無縫連接，雖然可以採用先入先出隊列(First Input First Output,FIFO)來實現跨時間域進行數據交換功能，但佔用了地球物理儀器為數不多的資源，會影響地球物理儀器的整體性能，並且數據交換速度過低。
【發明內容】
[0003](一)要解決的技術問題
[0004]本發明要解決的技術問題是:如何在不佔用地球物理儀器資源的情況下，提高數據交換速度。
[0005](二)技術方案
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]S1:採用第一串行接口的時鐘頻率來接收並存儲由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，所述第一串行接口為地球物理儀器中數據採集模塊的串行接口 ；
[0008]S2:採用第二串行接口的時鐘頻率將所述串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端，所述第二串行接口為所述串行數據接收端的串行接口。
[0009]其中，步驟SI包括:
[0010]Slll:採用第一串行接口的時鐘頻率來接收由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，並將所述串行數據存儲至寄存器A中；
[0011]步驟SI和S2之間還包括:
[0012]S121:將所述寄存器A所存儲的串行數據轉移至寄存器C中；
[0013]步驟S2包括:
[0014]S211:採用第二串行接口的時鐘頻率將所述寄存器C中存儲的串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端。
[0015]其中，所述寄存器A和寄存器C的位寬相同，且所述寄存器A的位寬與所述串行數據的位數相同。
[0016]其中，步驟S121之前還包括:[0017]S120:判斷所述寄存器A中是否存滿數據，若是，則執行步驟S121，否則返回步驟
Slllo
[0018]其中，設置與所述寄存器A的存儲狀態相對應的標誌寄存器B，當所述寄存器A中存滿數據時，所述標誌寄存器B被置為I ;當所述寄存器A未存滿數據時，所述標誌寄存器B為O ;
[0019]步驟S120中，判斷所述寄存器A中是否存滿數據包括:
[0020]判斷所述標誌寄存器B是否為1，若是，則判定為所述寄存器A已經存滿數據，否則判定為未存滿數據。
[0021]其中，步驟S211之前還包括:
[0022]S210:判斷所述寄存器C中是否存滿數據，若是，則執行步驟S211，否則返回步驟S121。
[0023]其中，設置與所述寄存器C的存儲狀態相對應的標誌寄存器D，當所述寄存器C中存滿數據時，所述標誌寄存器D被置為I ;當所述寄存器C未存滿數據時，所述標誌寄存器D為O ;
[0024]步驟S210中，判斷所述寄存器C中是否存滿數據包括:
[0025]判斷所述標誌寄存器D是否為1，若是，則判定為所述寄存器C已經存滿數據，否則判定為未存滿數據。
[0026]本發明還公開了一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換裝置，所述裝置包括:
[0027]數據接收模塊，用於採用第一串行接口的時鐘頻率來接收並存儲由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，所述第一串行接口為地球物理儀器中數據採集模塊的串行接Π ；
[0028]數據發送模塊，用於採用第二串行接口的時鐘頻率將所述串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端，所述第二串行接口為所述串行數據接收端的串行接口。
[0029]本發明還公開了一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換系統，所述系統包括:數據接收端、地球物理儀器的數據採集模塊和所述的裝置，所述裝置的數據接收模塊與所述數據採集模塊連接，所述裝置的數據發送模塊與所述數據接收端連接。
[0030]其中，當所述數據採集模塊為一個時，所述數據接收端為一個或多個；當所述數據採集模塊為多個時，所述數據接收端的個數與所述數據採集模塊個數相同、且一一對應。
[0031](三)有益效果
[0032]本發明通過按照第一串行接口的時鐘頻率來接收串行數據，並通過第二串行接口的時鐘頻率來發送數據，使得在不佔用地球物理儀器資源的情況下，有效提高了數據交換速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是本發明一種實施方式的地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法的流程圖；
[0034]圖2是本發明一種實施例的地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法的流程圖；[0035]圖3是本發明一種實施方式的地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換裝置的結構框圖；
[0036]圖4是本發明一種實施方式的地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換系統的結構框圖；
[0037]圖5是本發明一種實施例的多對多的地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換系統的結構框圖；
[0038]圖6是本發明另一種實施例的一對多的地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0040]圖1是本發明一種實施方式的地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法的流程圖；參照圖1，所述方法包括以下步驟:
[0041]S1:採用第一串行接口的時鐘頻率來接收並存儲由所述第一串行接口所傳送來的串行數據(根據地球物理儀器的特性可知，所述串行數據為地球物理儀器中數據採集模塊的一幀數據，每幀數據的位數相同)，所述第一串行接口為地球物理儀器中數據採集模塊的串行接口 ；
[0042]S2:採用第二串行接口的時鐘頻率將所述串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端，所述第二串行接口為所述串行數據接收端的串行接口。
[0043]本實施方式通過按照第一串行接口的時鐘頻率來接收串行數據，並通過第二串行接口的時鐘頻率來發送數據，使得在不佔用地球物理儀器資源的情況下，有效提高了數據交換速度。
[0044]第一串行接口的時鐘頻率一般要求小於第二串行接口的時鐘頻率，在特殊情況下，第一串行接口的時鐘頻率是第二串行接口的時鐘頻率的整數倍。
[0045]獲取第一串行接口的時鐘頻率的方式有多種，此處以兩種方式為例:第一種:先向所述數據採集模塊發送第一時鐘頻率獲取請求；再接收所述數據採集模塊所返回的所述第一串行接口的時鐘頻率。第二種:直接接收人工設置的所述第一串行接口的時鐘頻率。獲取第二串行接口的時鐘頻率的方式與獲取第一串行接口的時鐘頻率的方式基本相同，在此不做贅述。
[0046]為防止數據出現錯誤，優選地，步驟SI包括:
[0047]Slll:採用第一串行接口的時鐘頻率來接收由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，並將所述串行數據存儲至寄存器A中；根據需要，在將所述串行數據存儲之前，還可對所述串行數據進行預處理，所述預處理為平滑、濾波和均值計算等處理中的至少一種。
[0048]步驟SI和S2之間還包括:
[0049]S121:將所述寄存器A所存儲的串行數據轉移至寄存器C中；
[0050]步驟S2包括:
[0051]S211:採用第二串行接口的時鐘頻率將所述寄存器C中存儲的串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端。[0052]為節約寄存器的使用空間，並且便於控制，優選地，所述寄存器A和寄存器C的位寬相同，且所述寄存器A的位寬與所述串行數據的位數相同。
[0053]為防止寄存器A還未存滿，就開始進行數據交換，所導致的串行數據錯誤，優選地，步驟S121之前還包括:
[0054]S120:判斷所述寄存器A中是否存滿數據，若是，則執行步驟S121，否則返回步驟
Slllo
[0055]為便於獲得寄存器A的存儲狀態，優選地，設置與所述寄存器A的存儲狀態相對應的標誌寄存器B，當所述寄存器A中存滿數據時，所述標誌寄存器B被置為I ;當所述寄存器A未存滿數據時，所述標誌寄存器BSO;
[0056]步驟S120中，判斷所述寄存器A中是否存滿數據包括:
[0057]判斷所述標誌寄存器B是否為1，若是，則判定為所述寄存器A已經存滿數據，否則判定為未存滿數據。
[0058]為防止寄存器C還未存滿，就開始進行數據交換，所導致的串行數據錯誤，優選地，步驟S211之前還包括:
[0059]S210:判斷所述寄存器C中是否存滿數據，若是，則執行步驟S211，否則返回步驟S121。
[0060]為便於獲得寄存器C的存儲狀態，優選地，，設置與所述寄存器C的存儲狀態相對應的標誌寄存器D，當所述寄存器C中存滿數據時，所述標誌寄存器D被置為I ;當所述寄存器C未存滿數據時，所述標誌寄存器D為O ;
[0061]步驟S210中，判斷所述寄存器C中是否存滿數據包括:
[0062]判斷所述標誌寄存器D是否為1，若是，則判定為所述寄存器C已經存滿數據，否則判定為未存滿數據。
[0063]在數據交換完畢後，為便於及時結束流程，優選地，步驟S2之後還包括:
[0064]S3:判斷數據交換是否全部完成，若是，則結束流程。
[0065]實施例
[0066]下面以一個具體的實施例來說明本發明，但不限定本發明的保護範圍。參照圖2，本實施例包括以下步驟:
[0067]步驟101:設置一個位數夠寬(即與地球物理儀器中數據採集模塊的一幀數據的位數相同，例如:24bit或32bit等)的寄存器A，並將其初始值置為O ;同時設置一個位數為lbit、且與所述寄存器A的存儲狀態相對應的標誌寄存器B，並將其初值置為0，當所述寄存器A中存滿數據時，所述標誌寄存器B被置為I ;當所述寄存器A未存滿數據時，所述標誌寄存器B為O;
[0068]步驟102:設置一個位寬和寄存器A相同的寄存器C，並將其初始值置為O ;同時設置一個位數為lbit、且與所述寄存器C的存儲狀態相對應的標誌寄存器D，並將其初值置為0，當所述寄存器C中存滿數據時，所述標誌寄存器D被置為I ;當所述寄存器C未存滿數據時，所述標誌寄存器D為O ;
[0069]步驟103:獲取第一串行接口和第二串行接口的時鐘頻率；
[0070]步驟104:採用第一串行接口的時鐘頻率來接收(每次接收lbit、或者2bit以上的串行數據)由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，並將所述串行數據依次存儲至寄存器A中(若寄存器A中還存在上一次所接收的數據，則等寄存器A的數據全部轉移至所述寄存器C後，再接收所述第一串行接口所傳來的串行數據；可通過設置新的標誌寄存器E來對應寄存器C的數據存儲狀態，當寄存器C的數據全部被發送時，新的標誌寄存器置為1，以判斷寄存器C是否還存在上一次所接收的數據)；
[0071]步驟105:判斷所述標誌寄存器B是否為1，若是，則執行步驟106，否則返回步驟104 ；
[0072]步驟106:將所述寄存器A所存儲的串行數據轉移至寄存器C中(若寄存器C中還存在上一次所接收的數據，則等寄存器C的數據全部發送至所述數據接收端後，再將所述寄存器A所存儲的串行數據轉移至寄存器C中；可通過設置新的標誌寄存器F來對應寄存器C的數據存儲狀態，當寄存器C的數據全部被發送時，新的標誌寄存器F置為1，以判斷寄存器C是否還存在上一次所接收的數據)；
[0073]步驟107:判斷所述標誌寄存器D是否為1，若是，則執行步驟108，否則返回步驟106 ；
[0074]步驟108:採用第二串行接口的時鐘頻率將所述寄存器C中存儲的串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端；
[0075]步驟109:判斷地球物理儀器中數據採集模塊的採集工作是否完成(採集工作是否完成可通過接收人工輸入的停止信號來判斷是否完成，也可以通過在預設時間內，標誌寄存器B和D是否均未變化來判斷，若是，則認為採集工作完成，否則認為未完成，預設時間可根據需要進行設置，例如:5分鐘)，若是，則結束流程，否則返回步驟104。
[0076]本發明還公開了一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換裝置，參照圖3，所述裝置包括:
[0077]數據接收模塊，用於採用第一串行接口的時鐘頻率來接收並存儲由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，所述第一串行接口為地球物理儀器中數據採集模塊的串行接Π ；
[0078]數據發送模塊，用於採用第二串行接口的時鐘頻率將所述串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端，所述第二串行接口為所述串行數據接收端的串行接口。
[0079]所述裝置包括:現場可編程門陣列(Field — Programmable Gate Array, FPGA)、複雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)、數位訊號處理器(digital signal processor, DSP)和 ARM 等處理器中的至少一種。
[0080]本發明還公開了一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換系統，參照圖4，所述系統包括:數據接收端(所述數據接收端為數據傳輸接口或數據存儲模塊，所述數據傳輸接口即圖中的「其他接口 」)、地球物理儀器的數據採集模塊和所述的裝置(即圖中的「數據交換裝置」)，所述裝置的數據接收模塊與所述數據採集模塊連接，所述裝置的數據發送模塊與所述數據接收端連接。
[0081]在具體的數據交換過程中，可能會存在多個一對一的情況，參照圖5，即具有η (η為大於I的整數)個地球物理儀器和η個數據接收端、且一一對應，這時所述裝置需要具有與之對應的η組寄存器，每組寄存器均包括:寄存器Α、標誌寄存器B、寄存器C和標誌寄存器D ;還可能會存在一對多的情況，參照圖6，即具有I個地球物理儀器和η個數據接收端，這時需要一個寄存器A和標誌寄存器B,及η個寄存器C和標誌寄存器D ;還可在所述一對多的基礎上設置多個一對多的情況，在此不再具體說明。針對上述情況，優選地，當所述數據採集模塊為一個時，所述數據接收端為一個或多個(所述多個為至少兩個)；當所述數據採集模塊為多個時，所述數據接收端的個數與所述數據採集模塊個數相同、且一一對應。
[0082]本發明與現有技術相比，還有以下優點:
[0083](I)充分利用串行通信的特點，在資源夠的情況下可以根據需要將多個數據用於串行傳輸，提升速度，降低設計難度和複雜度。
[0084](2)避免了對多個不同的時鐘域進行異化處理，避免了一般將所有時鐘域提升為一個時鐘域帶來的問題，提升了各個時鐘域的設計資源的利用率。
[0085](3)能很好解決了地球物理儀器設計中單個FIFO不能進行的一對多的設計、而多個FIFO資源不夠或者接口不夠或者硬體空間不夠的設計，並且能夠做到更精簡，當有多個數據對的時候採用會有效的避免FIFO等資源不夠用而實現不了的情況。
[0086]以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟: S1:採用第一串行接口的時鐘頻率來接收並存儲由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，所述第一串行接口為地球物理儀器中數據採集模塊的串行接口； S2:採用第二串行接口的時鐘頻率將所述串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端，所述第二串行接口為所述串行數據接收端的串行接口。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟SI包括: SI 11:採用第一串行接口的時鐘頻率來接收由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，並將所述串行數據存儲至寄存器A中； 步驟SI和S2之間還包括: S121:將所述寄存器A所存儲的串行數據轉移至寄存器C中； 步驟S2包括: S211:採用第二串行接口的時鐘頻率將所述寄存器C中存儲的串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述寄存器A和寄存器C的位寬相同，且所述寄存器A的位寬與所述串行數據的位數相同。
4.如權利 要求3所述的方法，其特徵在於，步驟S121之前還包括: S120:判斷所述寄存器A中是否存滿數據，若是，則執行步驟S121，否則返回步驟S111。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，設置與所述寄存器A的存儲狀態相對應的標誌寄存器B，當所述寄存器A中存滿數據時，所述標誌寄存器B被置為I ;當所述寄存器A未存滿數據時，所述標誌寄存器BSO; 步驟S120中，判斷所述寄存器A中是否存滿數據包括: 判斷所述標誌寄存器B是否為1，若是，則判定為所述寄存器A已經存滿數據，否則判定為未存滿數據。
6.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟S211之前還包括: S210:判斷所述寄存器C中是否存滿數據，若是，則執行步驟S211，否則返回步驟S121。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，設置與所述寄存器C的存儲狀態相對應的標誌寄存器D，當所述寄存器C中存滿數據時，所述標誌寄存器D被置為I ;當所述寄存器C未存滿數據時，所述標誌寄存器D為O ; 步驟S210中，判斷所述寄存器C中是否存滿數據包括: 判斷所述標誌寄存器D是否為1，若是，則判定為所述寄存器C已經存滿數據，否則判定為未存滿數據。
8.—種地球物理儀器的跨時鐘域串行數據交換裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 數據接收模塊，用於採用第一串行接口的時鐘頻率來接收並存儲由所述第一串行接口所傳送來的串行數據，所述第一串行接口為地球物理儀器中數據採集模塊的串行接口 ； 數據發送模塊，用於採用第二串行接口的時鐘頻率將所述串行數據通過第二串行接口發送至數據接收端，所述第二串行接口為所述串行數據接收端的串行接口。
9.一種地球物理儀器 的跨時鐘域串行數據交換系統，其特徵在於，所述系統包括:數據接收端、地球物理儀器的數據採集模塊和權利要求8所述的裝置，所述裝置的數據接收模塊與所述數據採集模塊連接，所述裝置的數據發送模塊與所述數據接收端連接。
10.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，當所述數據採集模塊為一個時，所述數據接收端為一個或多個；當所述數據採集模塊為多個時，所述數據接收端的個數與所述數據採集模塊個數相 同、且一一對應。
【文檔編號】G06F13/38GK103530259SQ201310495410
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】嚴發寶, 董海, 譚勝龍, 姚紅春 申請人:湖南強軍科技有限公司