[发明专利]一种光纤陀螺离线高速数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集方法，尤其是涉及一种光纤陀螺离线高速数据采集方法。

背景技术

SD卡（Secure Digital Memory Card安全数字存储卡）是一种基于半导体闪存工艺的存储卡，1999年，由日本松下、东芝及美国Sandisk公司共同研制完成。当前，人们对大数据量的高速采集与存储需求越来越高。SD卡作为新一代数据存储设备，具有体积小、容量高、传输速率快、能耗低一级安全性高等特点，很好的满足了市场的具体需求，被广泛应用于电子设备和工业控制领域中。SD卡存储器工作温度零下40摄氏度至85摄氏度，可在恶劣环境使用。现有的实时数据采集系统，在对SD卡操作时，会出现由于过度频繁的小量数据写入以及数据删除需求，使得处理器浪费大量资源用于处理低速外设，在采集数据和存储数据之间反复切换，导致实时性能受到影响。

FPGA芯片（Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列）起源于20世纪70年代，是在专用集成电路的基础上发展起来的一种新型逻辑器件，也是当今数字系统设计的主要硬件平台。FPGA芯片继承了专用集成电路的大规模、高集成度、高可靠性的优点，又克服了专用集成电路设计周期长、投资大、灵活性差的缺点，规模越来越大、开发过程投资小、可反复编程及擦除、保密性能好、开发工具智能化，涵盖了实时化数字信号处理技术、高速数据收发器、复杂计算以及嵌入式系统设计技术的全部内容。

光纤陀螺是一种敏感角速率的光纤传感器。光纤陀螺具有体积小、质量轻、精度范围广、无运动部件等优点，是一种新型的全固态惯性仪表。由于光纤陀螺在航空、航天、航海及兵器等应用领域的重要性，从一开始就受到了世界各国特别是军方的密切关注，并得以迅速发展，已成为21世纪惯性测量与制导领域的主流仪表之一。

中高精度光纤陀螺集成了角速率、温度、气压等精密传感器件，输出数据具有精度高、数据量大等特点。使用光纤陀螺前需要模拟光纤陀螺实际应用环境，进行静态、动态、可靠性等多种测试。现有光纤陀螺数据采集系统依赖于电缆，在测试中存在明显的缺陷：1. 数据传输速度慢。目前的光纤陀螺测试数据传输大多采用串口通信协议，在环境控制设备（如温箱、转台）外使用电脑接收数据，由于通信链路没有缓存区、数据处理模块非硬件实现等原因导致速度不高。2. 数据传输可靠性差。光纤陀螺测试中环境控制设备内环境需要与外环境严格隔离，数据传输从内环境至外环境经过数据转换装置（如金属滑环等），实际数据链路过长，导致通信过程可靠性差，容易受到环境干扰；光纤陀螺可靠性测试要求外环境中接收数据使用的电脑长时间工作，可靠性不足。

发明内容

针对目前光纤陀螺测试数据量大、可靠性要求高，而又缺少简单高效数据采集方法和系统的现状，本发明的目的在于提供一种离线高速数据采集方法，该方法可大幅度提高测试数据采集速度和采集系统可靠性，使用该方法的系统同时降低了数据采集过程的功耗。

实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

1、FPGA芯片对SD卡按照时钟模块提供的时钟信号进行初始化，初始化完成后，SD卡进入SPI工作模式，激活SPI通信总线；

2、读取SD卡指定地址内数据，根据地址内数据配置数据采集的发送帧格式、写入帧速度、定时器；

3、在FPGA芯片中建立一个2048字节的缓存区；

4、FPGA芯片通过SPI通信总线控制SD卡，进行光纤陀螺数据写入和光纤陀螺数据读取，完成数据采集过程。

所述步骤4中光纤陀螺数据写入和光纤陀螺数据读取的步骤如下：

4.1、如果进行光纤陀螺数据写入，操作如下：

4.1.1如果数据量小于缓存区大小，将光纤陀螺数据写入缓存区并启动定时器；

4.1.2定时器到时前如果没有第二次光纤陀螺数据写入，将缓存区内的光纤陀螺数据写入SD卡；

4.1.3如果光纤陀螺数据量大于或等于缓存区大小，及时将光纤陀螺数据写入SD卡中，向FPGA芯片申明缓存区满状态；

4.2、如果进行光纤陀螺数据读取，操作如下：

4.2.1光纤陀螺数据占用一个SD卡存储块，FPGA芯片向SD卡发送单块读取命令，将SD卡存储块内数据写入缓存区，之后按照步骤2中配置的发送帧格式将缓存区数据发出；