[发明专利]用于地震仪主控站CPU与外设数据传输的桥接器及方法

权利要求书

1.用于地震仪主控站CPU与外设数据传输的桥接器，其特征在于：包括有CPU接口模块、以太网接口模块、ADC接口模块、数据整合打包模块、命令解析模块和数据缓存器，所述的数据缓存器包括有外设数据缓存器、ADC数据缓存器和整合数据缓存器，外设设备通过以太网接口模块与外设数据缓存器连接，地震仪主控站的ADC芯片通过ADC接口模块与ADC数据缓存器连接，所述的外设数据缓存器、ADC数据缓存器均通过数据整合打包模块与整合数据缓存器连接，整合数据缓存器、命令解析模块均与CPU接口模块连接，整合数据缓存器用于将整合后的数据通过CPU接口模块发送给CPU，命令解析模块用于处理CPU发送给CPU接口模块的命令数据，并根据预先约定好的命令号和命令参数来控制ADC芯片以及外设设备的工作参数；

所述的外设设备为交叉站，每个地震仪主控站上连接有两个交叉站，两个交叉站均通过以太网接口模块与外设数据缓存器连接；

所述的桥接器的数据传输方法，具体包括有以下步骤：

(1)、主控站上的ADC芯片采集到的数据通过SPI总线被ADC接口模块转换成32位并行数据被缓存在ADC数据缓存器的队列FIFO1中，交叉站上传的数据被以太网接口模块缓存在外设数据缓存器的队列FIFO2和FIFO3中；

(2)、数据整合模块轮询队列FIFO1、FIFO2和FIFO3，其中任意一个队列深度达到256字节时，数据整合模块就启动读此FIFO过程，连续读256个字节，读完后判断是否有其他队列深度达到256字节，如有则切换到读其他队列，如无则进入空闲状态；

(3)、数据整合模块读到的所有数据都被发送到整合数据缓存器的队列FIFO4中，CPU接口模块检测到FIFO4深度达到8192字节的若干倍时，会向CPU发送DMA请求，CPU在响应之后启动读过程，CPU的片选信号和输出使能信号会开始有效，从而桥接器将数据传输给CPU；

(4)、命令数据的下发：CPU直接将写操作转换成对桥接器所对应的物理地址的写操作数据，于是CPU的片选信号线和写使能信号线开始有效，桥接器据此抓取数据总线上的数据，然后数据被发送到命令解析模块进行处理，命令解析模块根据命令号和命令参数确定ADC芯片的采样率和外设设备的参数，紧接着会启动与ADC接口模块和以太网接口模块连接的SPI总线的写操作，将更新的采样率数值和参数数值分别发送给ADC芯片和外设设备。

2.根据权利要求1所述的用于地震仪主控站CPU与外设数据传输的桥接器，其特征在于：所述的数据整合打包模块为用于数据整合打包的单片机芯片。

3.根据权利要求1所述的用于地震仪主控站CPU与外设数据传输的桥接器，其特征在于：所述的命令解析模块为用于对命令数据进行解析并控制ADC芯片以及外设设备工作参数的微控制芯片。

4.根据权利要求1所述的用于地震仪主控站CPU与外设数据传输的桥接器，其特征在于：所述的步骤(3)，CPU接收到DMA请求后，CPU的驱动模块需要完成如下工作以支持桥接器读操作：驱动模块在内核启动后被加载入内核，其初始化函数完成DMA传输各项参数的设定，主要包括指定DMA通道、设置回调函数、设置传输的源地址、目的地址和传输长度；然后当桥接器发出DMA请求后，桥接器的数据会被DMA传输到预先设定好的环形缓存内，此环形缓冲区总共64MB，以单次DMA传输8192字节为例，则缓冲区内共有8192个单元，环形缓存设有读指针和写指针，内核在每次DMA传输完成之后会自动调用预先设置好的回调函数，回调函数会将写指针加1，当写指针累加到8192之后会折返到0；最后回调函数会更新设置下次DMA传输的各个参数等待DMA请求的到来，如此循环往复；而当用户层应用程序调用桥接设备的读操作时，内核驱动模块会判断此时写指针和读指针之差，如果大于等于用户需求的数据量则读取成功立即返回，否则进程会进入睡眠状态直到下次DMA请求到来有足够的数据可以读为止，至此桥接器完成了整个设备数据读取的桥接过程。