一种嵌入式采集数据存储系统及方法与流程

本发明涉及数据存储，尤其涉及一种嵌入式采集数据存储系统及方法。

背景技术：

1、随着计算机技术的发展以及人工智能的普及，人类对数据的需求量达到了前所未有的程度，这就对实现智能数据采集与存储技术提出了更高的要求。然而受限于系统体积与性能，存储系统难以满足需求，存储系统结构亟待升级优化。现有的数据采集存储系统大多依赖于工控机，系统结构复杂，体积庞大，运行维护困难且成本高昂，在嵌入式采集存储系统方面，大多采用集成非实时操作系统如linux、ucos的方式进行存储控制，延迟大且难以满足高速实时要求。

2、在中国专利文献上公开了“一种数据采集存储系统”，其公开号为cn107831690 a，提供了一种数据采集存储系统，主要包括外接电源、电源模块、指示灯、控制器、上位机、cpld、模拟信号、并行a/d转换器、数据缓冲器、电平转换开关和flash，外接电源与电源模块连接，电源模块与控制器连接，指示灯和cpld都与控制器连接，上位机、数据缓冲器和电平转换开关都与控制器相连，模拟信号与并行a/d转换器连接，并行a/d转换器分别与cpld和数据缓冲器连接，数据缓冲器与电平转换开关连接，电平转换开关与flash相连，该存储系统提高了存储读写的速度，适用范围较广，但在采集数据存储容量上有待进一步延展。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有的采集数据存储系统对工控机依赖性较强，存储系统结构复杂，体积庞大，存储容量较小等问题。

2、以上技术问题是通过以下技术方案解决的：一种嵌入式采集数据存储系统，包括：采集处理模块，设置有采集控制单元和模拟信号处理单元，采集控制单元设置有逻辑控制电路和定时器以及中断处理单元，逻辑控制电路与模拟信号处理单元连接；

3、分析存储模块，设置有数据处理器和与数据处理器连接的sd存储器，采集控制单元与数据处理器连接，模拟信号处理单元与数据处理器连接；

4、掉电保护模块，设置有超级电容，采集控制单元和数据处理器都与超级电容连接。

5、采集处理模块主要用于控制传感器进行信号定时采集与采集信号类型转化；数据处理器通过jtag控制逻辑下载、更新数据采集、数据处理及数据存储程序，通过可编程单元逻辑运行数据采集、数据处理及数据存储程序，程序通过定时器定时中断和外部io中断的方式读取外部传感器电路的数据，并通过优先级分配的方式协调数据采集、数据处理及数据存储程序。超级电容器用于采集存储过程中的掉电保护，其保持着可达数千法拉的最大容量。

6、作为优选，数据处理器包括内部存储单元和编程控制单元，内部存储单元包括分级存储单元和存储控制单元，存储控制单元与分级存储单元连接，sd存储器与存储控制单元连接；编程控制单元包括可编程逻辑单元和外设控制单元，外设控制单元设置有串口控制电路，串口控制电路与传感器连接。内部存储单元用于存储中间数据和程序；存储控制单元用于与sd存储器进行接口；可编程逻辑单元用于执行数据采集、数据处理、数据存储及空闲程序，以实现嵌入式实时数据采集和存储系统的数据采集与存储；外设控制单元的串口电平转换芯片控制电平转化，通过串口控制电路及与pc上位机进行交互，与外部传感器电路控制连接。

7、作为优选，可编程逻辑单元设置有中心处理器和总线以及内部扫描链，总线包括地址总线和数据总线，地址总线与外设控制单元连接，数据总线与数据处理器连接。可编程逻辑器件能够提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数，而且可在任何时间改变，从而实现许多种不同的功能以满足实际要求。

8、作为优选，模拟信号处理单元设置有模数控制逻辑电路和模数转换电路以及若干个传感器，模数转换电路设置有模数转换芯片，模数控制逻辑电路的一端与模数转换芯片连接，模数控制逻辑电路的另一端与数据存储器连接。各种不同测量对象和参数的传感器捕捉模拟信号，模数转化芯片实现模拟信号向数字信号的转换，进而实现数据采集。

9、作为优选，传感器包括温度传感器、湿度传感器以及压力传感器。传感器受控采集满足实际需要的模拟信号。

10、作为优选，采集数据存储系统还设置有电源转换电路和时钟晶振电路，电源转换电路和时钟晶振电路都与数据处理器连接。电源转换电路实现电压转换用于实际供电；时钟晶振电路连接数据处理器，用于向数据处理器提供必要的工作时钟信号。

11、本发明还提供一种与上述系统相适配的嵌入式采集数据存储方法，包括：

12、s1、采集数据存储系统上电初始化；

13、s2、根据数据采集和数据处理为第一优先级，数据存储为第二优先级，空闲为第三优先级的顺序执行程序，进行实时数据采集存储分析；

14、s3、数据分析处理后串口控制电路与上位机通讯连接，输出相应的数据。

15、在空闲状态下，通过修改数据采集与存储程序添加数据或者状态的输出，中心处理器通过串口控制逻辑及串口电平转换芯片与pc上位机连接，输出相应的分析处理数据。

16、作为优选，数据分析处理是通过控制逻辑控制电路进行下载，更新数据采集、数据处理及数据存储程序，通过可编程逻辑单元运行数据采集、数据处理及数据存储程序，定时器定时中断和外部io中断的方式读取外部传感器电路的数据，并通过优先级分配的方式协调数据采集、数据处理及数据存储程序。

17、本发明的有益效果是：本发明提供一种可靠性高、容量大的数据存储系统，用于传感器采集数据存储。根据不同应用场景，可配置不同的传感器采集及传感器数据存储方式。同时，采集存储系统设置有与其配套的上位机数据处理软件，可实现设备配置、数据存储、数据在线分析、数据回放等功能。

技术特征：

1.一种嵌入式采集数据存储系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式采集数据存储系统，其特征在于，所述数据处理器包括内部存储单元和编程控制单元，内部存储单元包括分级存储单元和存储控制单元，存储控制单元与分级存储单元连接，sd存储器与存储控制单元连接；编程控制单元包括可编程逻辑单元和外设控制单元，外设控制单元设置有串口控制电路，串口控制电路与传感器连接。

3.根据权利要求2所述的一种嵌入式采集数据存储系统，其特征在于，所述可编程逻辑单元设置有中心处理器和总线以及内部扫描链，总线包括地址总线和数据总线，地址总线与外设控制单元连接，数据总线与数据处理器连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种嵌入式采集数据存储系统，其特征在于，所述模拟信号处理单元设置有模数控制逻辑电路和模数转换电路以及若干个传感器，模数转换电路设置有模数转换芯片，模数控制逻辑电路的一端与模数转换芯片连接，模数控制逻辑电路的另一端与数据存储器连接。

5.根据权利要求4所述的一种嵌入式采集数据存储系统，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和湿度传感器以及压力传感器。

6.根据权利要求1或2所述的一种嵌入式采集数据存储系统，其特征在于，所述采集数据存储系统还设置有电源转换电路和时钟晶振电路，电源转换电路和时钟晶振电路都与数据处理器连接。

7.一种嵌入式采集数据存储方法，采用权利要求1-6任一项中的系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种嵌入式采集数据存储方法，其特征在于，所述数据分析处理是通过控制逻辑控制电路进行下载，更新数据采集，进行数据处理及数据存储程序，通过可编程逻辑单元运行数据采集和数据处理及数据存储程序，定时器定时中断和外部io中断的方式读取外部传感器电路的数据，并通过优先级分配的方式协调数据采集和数据处理及数据存储程序。

技术总结
本发明提供一种嵌入式采集数据存储系统及方法，解决了现有的采集数据存储系统对工控机依赖性较强，存储系统结构复杂，体积庞大，存储容量较小等问题。包括：采集处理模块、分析存储模块以及掉电保护模块，采集处理模块设置有采集控制单元和模拟信号处理单元，采集控制单元设置有逻辑控制电路和定时器以及中断处理单元，分析存储模块设置有数据处理器和与数据处理器连接的SD存储器，采掉电保护模块设置有超级电容。根据不同应用场景，可配置不同的传感器进行数据采集，根据数据采集和数据处理为第一优先级，数据存储为第二优先级，空闲为第三优先级的顺序执行程序，实现数据采集存储，具有存储容量大、可靠性高、功能丰富等优点。

技术研发人员：赵爱博,徐大伟,李春林,郑镇蓉,徐宏伟,张明杰,张彦霞,盛寒娇
受保护的技术使用者：杭州腾海科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27