[发明专利]自动调整采样率的数据采集卡

说明书

本发明涉及一种自动调整采样率的数据采集卡，属于数据采集技术领域，该采集卡包括信号采集模块、信号调理模块、第一滤波整形单元、单片机和USB接口芯片，其中第一滤波整形单元包括第一波形整形模块和第一低通滤波模块，单片机包括单片机内核、第一定时器、第二定时器、第三定时器、第一ADC模块、第一DMA模块、第二DMA模块、存储器和FSMC接口模块，本发明所提出的采集卡可根据被采集模拟输入信号的频率自动调整采样率，实现对被采集模拟输入信号的灵活采样，从而能够有效地去掉冗余数据，减小采集的数据量，最大程度上节约采集卡采集数据所需的时间和数据存储成本。

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，特别是涉及一种自动调整采样率的数据采集卡。

背景技术

各种控制系统中都离不开数据的采集、传输和处理，其中数据的采集位于整个控制系统的最前端，因此也是系统设计中非常重要的一环。

由于高速数据采集的数据传输速率高，而大容量数据存储器的存储速度有限，且存储速度不恒定，会存在因为数据量大而导致数据丢失的现象，在被测信号频率范围变化较大的场合，使用过高的采样率采集低频的被测信号会造成数据冗余，进而增加数据存储的成本，同时也不利于数据的分析，而且对于多通道的输入信号，使用多路复用的方式，即多个通道共享一个转换器，也不利于采样率的提升，造成数据采集质量和数据采集效率均较低。

发明内容

基于此，有必要针对现有的数据采集方法存在数据采集质量和数据采集效率较低的问题，提供一种自动调整采样率的数据采集卡。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种自动调整采样率的数据采集卡，包括信号采集模块、信号调理模块、第一滤波整形单元、单片机和USB接口芯片，所述第一滤波整形单元包括第一波形整形模块和第一低通滤波模块，所述单片机包括单片机内核、第一定时器、第二定时器、第三定时器、第一ADC模块、第一DMA模块、第二DMA模块、存储器和FSMC接口模块，

所述信号调理模块获取所述信号采集模块采集的模拟输入信号，并对所述模拟输入信号进行幅值调整，得到满足所述第一ADC模块输入要求的模拟信号；

所述信号调理模块将所述模拟信号分别输入至所述第一波形整形模块和所述第一低通滤波模块，所述第一波形整形模块对所述模拟信号进行整形及变换，得到第一路方波信号，并将所述第一路方波信号输入至所述第一定时器，所述第一低通滤波模块对所述模拟信号进行低通滤波，得到第一路低通模拟信号，并将所述第一路低通模拟信号输入至所述第一ADC模块；

所述单片机内核将所述第一定时器配置为计数器模式，所述第一定时器以所述第一路方波信号作为时钟信号，对所述第一路方波信号的方波上升沿进行计数；

所述单片机内核将所述第二定时器配置为定时器模式，所述第二定时器周期性地产生中断信号，所述单片机内核根据所述中断信号调用所述存储器中存储的中断程序，在所述中断程序中获取所述第一定时器计数得到的所述第一路方波信号上升沿的数量，并在每次获取后对所述第一定时器清零；

所述单片机内核根据所述第一路方波信号上升沿的数量和所述中断信号的周期确定所述模拟输入信号的频率；

所述第三定时器触发所述第一ADC模块对所述第一路低通模拟信号的模数转换，所述单片机内核将所述第三定时器配置为定时器模式，且所述第三定时器的第一上溢事件触发周期由所述单片机内核根据所述模拟输入信号的频率确定；

所述第一ADC模块在所述第三定时器的每次触发下完成对所述第一路低通模拟信号的模数转换后，向所述第一DMA模块自动发送启动DMA通道请求，并将模数转换后得到的第一量化采样数据通过所述第一DMA模块存储于所述存储器中；