[发明专利]一种多通道数据采集系统及采集方法

权利要求书

1.一种多通道数据采集系统，其特征在于，包括：多路模拟开关和多路模数转换芯片，多路模拟开关的级数为n，所述模数转换芯片的总路数为m，n、m为大于1的整数；每一级的多路模拟开关输入不同输入信号，通过多路模拟开关在不同级上的切换进行通道选择，对输入数据进行采集；每一级的多路模拟开关的输出端接下一级多路模拟开关的输入端，最后一级多路模拟开关的输出端与多路模数转换芯片一一对应连接；

所述多路模拟开关的最大输入路数为C，第n级每一个多路模拟开关的输入为Cn，Cn≤C；则每一路模数转换芯片能够实现的采集路数N'为：

N’＝C1×C2×C3×...×Cn-1×Cn；

进一步，m路模数转换芯片能够实现的采集路数N为：

N＝N’×m＝C1×C2×C3×...×Cn-1×Cn×m；

而多路模拟开关的最大输入路数为C，能够实现的最大采样路数为：

N_max(n)＝Cⁿ×m；

则多通道最大采样率为:

其中，t为多路模拟开关通道间切换时间，t'为模数转换芯片的转换时间；

因此，采集系统在确定模数转换芯片的路数m、多路模拟开关的级数n以及每一级的每一个多路模拟开关的输入路数C1、C2、C3…Cn时，满足下列不等式：

其中，N_max(n-1)＝C^n-1×m。

2.根据权利要求1所述的多通道数据采集系统，其特征在于，多路模数转换芯片与FPGA连接，FPGA驱动模数转换芯片进行数据采集。

3.根据权利要求1所述的多通道数据采集系统，其特征在于，通过最小等待时间来满足n级模拟开关导通时间n×t和模数转换芯片的转换时间t'，最小等待时间取n×t和t'中的最大值；通过改变等待时间T，改变多通道采样率F，两者的关系为：

4.一种多通道数据采集方法，其特征在于，包括：

输入采集触发指令，进入切换开关状态；

采用多通道快速切换方式选通每个多路模拟开关的连通级，同时进入等待时间状态；

所述采用多通道快速切换方式选通每个多路模拟开关的连通级，具体为：确认各级多路模拟开关的地址公式，结合加一计数器实现多通道的快速切换；具体过程为：

设每一级的MUX地址为4位二进制数，当选通某一个通道时，n级MUX每一级的MUX的地址；

设需要选通的通道为第k个通道，第n级的选通地址对应的十进制数为：

其中，表示向上取整；1≤k≤N'，且为整数；N'为每一路模数转换芯片能够实现的采集路数；C1为第一级的多路模拟开关的输入路数；Cn为第n级的多路模拟开关的输入路数；

第n-1级的选通地址对应的十进制数为：

其中，％表示取余操作；

第n-2级的选通地址对应的十进制数为：

依次类推，即可递推出每一级MUX对应的4位地址的十进制数；再将十进制的地址转化为二进制地址赋值给MUX即可；

当需要从第一个通道到最后一个通道选通一遍时，采取一个计数器，将计数器的值赋给上述公式中的k，将k的值从1计数到通道总数N'即可；

在等待时间状态，模数转换芯片将采集的模拟信号转换为数字信号，同时进行下一次模拟开关的通路切换，并进入下一次的等待时间状态；

读取当前模数转换芯片转换后的数字信号，并进行下一次的模数转换和数据读取；如此循环完成流水式多通道数据采集；

其中，多路模拟开关通道的导通时间和模数转换芯片的转换时间之和不小于等待时间。