[发明专利]双核嵌入式网络化数据采集装置及其盲源分离滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，特别涉及一种双核嵌入式网络化数据采集装置及其盲源分离滤波方法。

背景技术

大多数应用现场(尤其是工业现场)环境复杂多样，不同的采集环境对数据采集装置的功能性要求不完全一样。例如在有些场合需要处理离散型的数据而有些场合就需要处理连续型的数据。在不同的场合中，如果需要处理的数据量不一致，但是在数据的采集与处理的过程中采用相同的处理方式，在某些场合中就容易增加系统的功耗，降低系统的效率。

在现有的数据采集装置中，普遍存在着如下问题：(1)处理数据类型单一，不能适应各种不同的数据类型。(2)当所要采集与处理的数据量比较大的时候，由于中央处理器的局限性，处理速度缓慢，达不到所需的速度。(3)网络化程度低，不易远程操作。(4)系统装置的可操作性差。(5)系统的鲁棒性差。(6)缺少有效滤波手段或滤波方法单一，不能有效地从被噪声干扰的观测数据中得到被观测对象的真实数据。因此，能够解决上述缺点、功能完善的数据采集装置是应用现场迫切需要的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双核嵌入式网络化数据采集装置及其盲源分离滤波方法。

本发明的双核嵌入式网络化数据采集装置包括：DSP处理器、ARM嵌入式处理器、光电隔离器、滤波电路、A/D转换器、USB串口转换器、内部数据总线、Flash芯片、电源管理器、JTAG接口、GPS接收芯片、RS232串口、PCI-RS232的接口卡、蓝牙模块、GSM/CDMA模块、看门狗、USB接口、计数器、以太网控制器、时钟芯片、IIC接口、LCD显示器和键盘，其中DSP处理器通过HPI接口与ARM嵌入式处理器相连，组成双核嵌入式中央处理器；光电隔离电路与计数器相连；滤波电路通过A/D转换器和USB串口转换器与USB接口相连；Flash芯片通过内部数据总线分别与USB接口和计数器相连；DSP处理器与ARM嵌入式处理器通过内部数据总线与Flash芯片相连；ARM嵌入式处理器通过控制总线与看门狗、时钟芯片和IIC接口相连；ARM嵌入式处理器通过IIC接口与LCD显示器和键盘相连；ARM嵌入式处理器通过RS232串口分别与JTAG接口、GPS接收芯片和GSM/CDMA模块相连；ARM嵌入式处理器通过RS232串口与一块PCI-RS232的接口卡相连，PCI-RS232的接口卡与蓝牙模块相连；电源管理器用来给整个数据采集装置进行供电。

本发明的工作原理：采集的信号通过滤波电路进行一级滤波后，传送到内部数据总线上，其中数字信号通过计数器传送到内部数据总线上，连续信号通过A/D转换器转换成数字信号后经过USB串口转换器和USB接口传送到内部数据总线上。采集的信号存储到Flash芯片上。本发明装置可以分两种方式运行。第一种运行方式是当所要处理的数据量比较小时，选择单核运行方式，即只让以ARM为核心的嵌入式处理器单独运行，ARM嵌入式处理器通过数据总线从FALSH芯片中读取数据，数据处理利用ARM轻量级的DSP处理能力，由ARM嵌入式处理器通过基于盲源解耦的软件滤波方式进行处理。第二种运行方式是当所要处理的数据量比较大的时候，选择双核的运行方式，嵌入式处理器用来控制整个系统得运行情况，包括指令的调度、系统的运行等，而DSP处理控制器则通过数据总线从FLASH芯片获得应用现场采集来的大量数据并通过基于盲源解耦的软件滤波方式进行处理。由ARM嵌入式处理器控制JTAG接口、GPS接收芯片、蓝牙模块和GSM/CDMA模块，包括数据的发送，程序的调试，系统的校时等。由ARM嵌入式处理器控制看门狗、IIC接口、时钟芯片和以太网控制器。以太网控制器进行数据的传输。键盘和显示器进行数据的显示和调试。整个装置由电源管理器进行供电。

本发明以ARM9E为核心的嵌入式处理器和DSP微处理器组成双内核作为双核嵌入式网络化数据采集装置的中央处理器。双核网络化数据采集装置通过网线与主控机相连。在某些无人职守的场合可以只放置数据采集装置，数据采集装置通过传输介质(有线或无线)以组播的形式把数据发送到网络上，再由与网络相连的主控机通过网络来获得数据。

本发明通过以太网发送数据，或通过GSM/CDMA模块发送数据，能实现冗余的备份；这种冗余的备份可以增加系统的鲁棒性。当数据传输由于不可抗拒的原因出现损坏的时候，由ARM嵌入式处理器进行智能判断，使数据采集装置自动切换到其他的传送方式进行传输数据，这样就不会影响整个系统的正常运行，避免由于通讯出现故障而引起的整个系统的瘫痪。