[发明专利]具有微硬盘及数据同步能力的无线传感器网络测试节点

说明书

技术领域

本发明属于感知与测控技术领域，涉及一种具有微硬盘及异步时钟数据同步能力的无线网络测试节点。

背景技术

测试数据的可靠采集与大数据量存储是分布式测试领域中最为关注的一个问题。

常用的分布式测试方法有有线测试法、存储测试法以及无线测试法。

由于外接信号线的存在，测试传感器的安装极为不便。同时，噪声信号容易通过信号线干扰有用信号而降低测试精度。在安装空间狭小以及有相对运动的测试应用中，测试设备的安装和设计都不方便，试验时，还可能带来安全隐患。通常，测试设备的成本也相对较高。

传统的存储测试设备需要将测试装置安装在测试部位，必须等测试流程结束后，将测试装置拆除下来方可获得数据。在测试周期较长、测试的项目繁多、测试点多的应用中，采用存储测试手段不能在测试过程中在线获取测试数据，只能拆下装置后才能知道测试结果，往往导致测试结果不理想时不得不再次进行实验，造成大量的人力物力浪费。

无线测试法中遥测法主要基于点对点测试，不能同时获得多个测试点的数据信息。存储测试技术和遥测技术都不能做到多个测试点间的同步协作。在测试数据时间基准不统一的情况下，无法建立被测信号的场信息。

基于无线传感器网络的无线测试法可以实现多点分布式测试，但受节点资源限制，传统的无线传感器测试节点数据采集与存储能力不足，无法满足高采样率的应用需求。网络内节点一般采用“采样-发送”的工作模式，当网络发生意外时无法保证测试数据的及时可靠收集与回收，且无法保证测试数据的校验，为试验结果分析以及信息场的重建带来不确定因素。

发明内容

针对现有无线传感器网络测试技术中测试数据不能被长时间高速采集、大容量存储以及校验的问题，本发明提供了一种具有微硬盘及数据同步能力的无线传感器网络测试节点，可实现大容量无线测试数据的高速采集以及实时可靠存储和回传。

本发明所述的无线传感器网络测试节点包括传感器模块、AD转换模块、微硬盘控制器、无线通讯模块和电源管理模块；微硬盘控制器包括采样控制器模块、异步FIFO缓存、文件系统、读控制器、写控制器、底层驱动以及存储介质；传感器模块与AD转换模块连接，AD转换器模块与微硬盘控制器中的采样控制器模块相连，采样控制器模块与异步FIFO缓存相连，异步FIFO缓存与写控制器相连，写控制器与文件系统相连，文件系统同时与底层驱动以及读控制器相连，读控制器与外部的无线通讯模块相连；其中传感器模块将测得的信息传送给AD转换模块，AD转换模块将信号进行调理、转换后将数据送至微硬盘控制器中的采样控制器模块，采样控制器模块控制AD转换模块将测试数据传输至异步FIFO缓存，当异步FIFO缓存写满后，通过写控制器将数据从异步FIFO中读出，在文件系统的支持下以文件的形式写入存储介质中；当无线通讯模块需要读取数据时，通过读控制器将数据从存储介质中读出并无线发送。

所述的文件系统通过Nios II I/O控制模块将通用的fatfs文件系统移植到Nios II软核中，实现文件的生成、读写以及关闭的中间层操作。

所述存储介质的设备驱动程序包括以下库函数：MicroSD卡复位、MicroSD卡初识化、MicroSD数据写入、MicroSD数据读取以及MicroSD基本信息提取库函数；上述库函数结合Nios II I/O控制模块实现对FPGA I/O接口的操作，最终实现设备驱动程序的功能；MicroSD卡复位函数与初始化函数在节点上电之后进行复位与初始化操作，工作在400KHz频率时钟下；完成初始化操作之后，MicroSD卡工作时钟提升到20MHz，根据应用层函数的需要，调用MicorSD卡的数据写入、读取函数实现数据的高速读写。

本发明的有益效果：

本发明所述的无线传感器网络测试节点的特点是可以实现测试过程中异步时钟条件下的“高速采样-数据文件管理-微硬盘读写-无线传输”数据流同步。

附图说明

图1是本发明的具备微硬盘及异步时钟数据流同步能力的无线传感器网络测试节点组成框图；

图2是异步时钟条件下数据流同步结构示意图；

图3是微硬盘数据管理的软件结构；

图4是MicroSD卡的设备驱动结构图；

图5是本发明所构成的测试系统的框架图。

具体实施方式

下面根据附图，作进一步更详细的说明，本发明的附图仅是示意性说明，并无限制的意图。其中：