本發(fā)明涉及分布式光纖傳感,特別是涉及一種多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法和裝置。
背景技術(shù):
1、光纖傳感技術(shù)利用光纖所傳輸?shù)墓庑盘柕恼穹⑾辔?、偏振態(tài)和波長等對外界物理量敏感的特性,通過一系列解調(diào)技術(shù)手段對光信號進行解調(diào)制,得到外界信息量;其中,外界物理量例如振動、衰耗、溫度、應變等參量。成熟的光纖傳感技術(shù)已經(jīng)在多個行業(yè)有一定的應用。
2、目前商用的光纖傳感裝置所感知的外界物理量比較單一,無法對光纖的振動、衰耗、溫度和應變進行實時監(jiān)測,不具備多參量、廣域化的實時傳感能力?,F(xiàn)有技術(shù)中的現(xiàn)場可編程門陣列(field-programmable?gate?array,簡寫為fpga)算法處理方案,同一時刻只能對單一類型的信號進行處理,無法滿足多種參量的數(shù)據(jù)一體化實時處理需求。且多采用fpga片內(nèi)的隨機存取存儲器(random?access?memory,簡寫為ram)進行存儲,然而,fpga片內(nèi)的存儲資源有限,無法滿足長距離的光纖傳感系統(tǒng)的實時監(jiān)測需求。
3、鑒于此,克服該現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法和裝置,其目的在于,通過外掛數(shù)據(jù)緩存存儲體及其數(shù)據(jù)緩存控制模塊,完成多個算法處理模塊與數(shù)據(jù)緩存存儲體之間的實時通信,實現(xiàn)大容量分段存儲功能和多參量數(shù)據(jù)的實時處理功能,解決了現(xiàn)有技術(shù)不支持多參量傳感數(shù)據(jù)的一體化實時處理的問題。
2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
3、第一方面,本發(fā)明提供了一種多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法,包括:
4、將多個傳感信號分別轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字信號;根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的參量類型,將所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號分別傳輸至相應的處理模塊;
5、所述處理模塊對接收到的數(shù)字信號進行處理,處理完成后向總線控制仲裁模塊發(fā)送寫請求,所述寫請求攜帶所述處理模塊的主機號;
6、所述總線控制仲裁模塊根據(jù)接收到的寫請求所攜帶的主機號,實現(xiàn)所述處理模塊與數(shù)據(jù)緩存控制模塊之間的通信;
7、所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊將接收到的寫請求轉(zhuǎn)化為處理命令,將所述處理命令發(fā)送至數(shù)據(jù)緩存存儲體;所述數(shù)據(jù)緩存存儲體執(zhí)行所述處理命令,以實現(xiàn)多個處理模塊與所述數(shù)據(jù)緩存存儲體之間的通信。
8、進一步地,所述多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法還包括:
9、根據(jù)參量類型確定相應的處理模塊所需的已存儲數(shù)據(jù);在所述處理模塊接收到相應的數(shù)字信號之前,向所述總線控制仲裁模塊發(fā)送讀地址請求;其中,所述讀地址請求包括所述已存儲數(shù)據(jù)在所述數(shù)據(jù)緩存存儲體中的地址,所述讀地址請求攜帶所述處理模塊的主機號;
10、所述總線控制仲裁模塊根據(jù)所述主機號,將接收到的讀地址請求傳輸至所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊;所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊將所述讀地址請求轉(zhuǎn)化為第一訪問命令,將所述第一訪問命令傳輸至數(shù)據(jù)緩存存儲體;所述數(shù)據(jù)緩存存儲體根據(jù)接收到的第一訪問命令,準備所述已存儲數(shù)據(jù),以響應所述第一訪問命令;
11、所述處理模塊確認所述數(shù)據(jù)緩存存儲體完成對所述第一訪問命令的響應后,從所述讀存儲器中獲取所述已存儲數(shù)據(jù)。
12、進一步地,所述處理模塊確認所述數(shù)據(jù)緩存存儲體完成對所述第一訪問命令的響應后,從所述讀存儲器中獲取所述已存儲數(shù)據(jù)包括:
13、所述處理模塊確認所述數(shù)據(jù)緩存存儲體完成對所述第一訪問命令的響應后,向所述總線控制仲裁模塊發(fā)送所述讀地址請求對應的讀數(shù)據(jù)請求;其中,所述讀數(shù)據(jù)請求攜帶所述主機號;
14、所述總線控制仲裁模塊根據(jù)所述主機號,將接收到的讀數(shù)據(jù)請求傳輸至所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊;所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊將所述讀數(shù)據(jù)請求轉(zhuǎn)化為第二訪問命令,將所述第二訪問命令傳輸至數(shù)據(jù)緩存存儲體;所述數(shù)據(jù)緩存存儲體響應接收到的第二訪問命令,將所述已存儲數(shù)據(jù)返回至所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊;
15、所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊根據(jù)所述讀數(shù)據(jù)請求所攜帶的主機號,將所述已存儲數(shù)據(jù)通過所述總線控制仲裁模塊返回至所述處理模塊對應的讀存儲器中,以便于所述處理模塊從所述讀存儲器中獲取所述已存儲數(shù)據(jù)。
16、進一步地,所述寫請求包括寫地址請求;
17、所述處理模塊對接收到的數(shù)字信號進行處理,處理完成后向總線控制仲裁模塊發(fā)送寫請求,所述寫請求攜帶所述處理模塊的主機號包括:
18、基于所述讀存儲器中的已存儲數(shù)據(jù),按照自身配置的算法對接收到的數(shù)字信號進行實時處理,生成待傳輸數(shù)據(jù);
19、將所述待傳輸數(shù)據(jù)傳輸至所述處理模塊對應的寫存儲器,以便于在未將所述待傳輸數(shù)據(jù)傳輸至所述總線控制仲裁模塊時,在所述寫存儲器中暫存所述待傳輸數(shù)據(jù);
20、向總線控制仲裁模塊發(fā)送所述待傳輸數(shù)據(jù)對應的寫地址請求;其中,所述寫地址請求攜帶所述主機號。
21、進一步地,所述處理命令包括第一處理命令;
22、所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊將接收到的寫請求轉(zhuǎn)化為處理命令,將所述處理命令發(fā)送至數(shù)據(jù)緩存存儲體;所述數(shù)據(jù)緩存存儲體執(zhí)行所述處理命令包括:
23、所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊從所述總線控制仲裁模塊接收寫地址請求,將接收到的寫地址請求轉(zhuǎn)化為第一處理命令;
24、所述數(shù)據(jù)緩存存儲體響應接收到的第一處理命令,準備所述待傳輸數(shù)據(jù)的寫入內(nèi)存位置,以便于后續(xù)按照所述寫入內(nèi)存位置,將所述待傳輸數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)緩存存儲體。
25、進一步地,所述寫請求還包括寫數(shù)據(jù)請求;
26、所述總線控制仲裁模塊根據(jù)接收到的寫請求所攜帶的主機號,實現(xiàn)所述處理模塊與數(shù)據(jù)緩存控制模塊之間的通信包括:
27、所述總線控制仲裁模塊按照預設調(diào)度機制,從接收到的寫數(shù)據(jù)請求中確定出立即響應的當前寫請求;其中,所述寫數(shù)據(jù)請求為所述處理模塊確認所述數(shù)據(jù)緩存存儲體響應所述第一處理命令后,向所述總線控制仲裁模塊發(fā)送的,所述寫數(shù)據(jù)請求攜帶所述主機號和所述待傳輸數(shù)據(jù);
28、響應所述當前寫請求,根據(jù)所述當前寫請求所攜帶的主機號,將所述當前寫請求傳輸至所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊,以便于所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊將所述當前寫請求轉(zhuǎn)化為第二處理命令,基于所述第二處理命令將所述待傳輸數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)緩存存儲體。
29、進一步地,所述處理模塊包括第一算法模塊、第二算法模塊和第三算法模塊;
30、所述根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的參量類型,將所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號分別傳輸至相應的處理模塊包括:
31、當所述參量類型為衰耗傳感數(shù)據(jù)時,將所述數(shù)字信號發(fā)送至所述第一算法模塊;
32、當所述參量類型為溫度傳感數(shù)據(jù)和/或應變傳感數(shù)據(jù)時,將所述數(shù)字信號發(fā)送至所述第一算法模塊;
33、當所述參量類型為振動參量傳感數(shù)據(jù)時,將所述數(shù)字信號發(fā)送至所述第三算法模塊。
34、第二方面,本發(fā)明還提供了一種多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理裝置,用于實現(xiàn)第一方面所述的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法,所述多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊、總線控制仲裁模塊、數(shù)據(jù)緩存控制模塊和數(shù)據(jù)緩存存儲體,其中:
35、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,用于將多個傳感信號分別轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字信號;還用于根據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的參量類型,將所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號分別傳輸至相應的處理模塊;
36、所述處理模塊,用于對接收到的數(shù)字信號進行處理,處理完成后向總線控制仲裁模塊發(fā)送寫請求;
37、所述總線控制仲裁模塊,用于根據(jù)接收到的寫請求所攜帶的主機號,實現(xiàn)所述處理模塊與數(shù)據(jù)緩存控制模塊之間的通信;
38、所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊,用于將接收到的寫請求轉(zhuǎn)化為處理命令,將所述處理命令發(fā)送至數(shù)據(jù)緩存存儲體;
39、所述數(shù)據(jù)緩存存儲體,用于執(zhí)行所述處理命令,以實現(xiàn)多個處理模塊與所述數(shù)據(jù)緩存存儲體之間的通信。
40、進一步地,所述處理模塊包括第一算法模塊、第二算法模塊和第三算法模塊;所述第一算法模塊對應的寫存儲器為第一寫存儲器,所述第二算法模塊對應的寫存儲器為第二寫存儲器,所述第三算法模塊對應的寫存儲器為第三寫存儲器;所述第一算法模塊對應的讀存儲器為第一讀存儲器,所述第二算法模塊對應的讀存儲器為第二讀存儲器,所述第三算法模塊對應的讀存儲器為第三讀存儲器,其中:
41、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述第一算法模塊連接;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述第二算法模塊連接;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述第三算法模塊連接;
42、所述第一算法模塊的寫側(cè)與所述第一寫存儲器連接,所述第一算法模塊的讀側(cè)與所述第一讀存儲器連接;所述第二算法模塊的寫側(cè)與所述第二寫存儲器連接,所述第二算法模塊的讀側(cè)與所述第二讀存儲器連接;所述第三算法模塊的寫側(cè)與所述第三寫存儲器連接,所述第三算法模塊的讀側(cè)與所述第三讀存儲器連接;
43、所述第一算法模塊連接、所述第二算法模塊和所述第三算法模塊分別通過axi總線與所述總線控制仲裁模塊連接;
44、所述總線控制仲裁模塊通過axi總線與所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊連接;
45、所述數(shù)據(jù)緩存存儲體與所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊連接。
46、進一步地,其中:
47、所述第一寫存儲器,用于將所述第一算法模塊生成的待處理數(shù)據(jù)的位寬從第一位寬范圍轉(zhuǎn)換為第二位寬范圍;所述第一讀存儲器,用于將所述第一算法模塊所需的已存儲數(shù)據(jù)的位寬從第二位寬范圍轉(zhuǎn)換為第一位寬范圍;其中,所述第一位寬范圍小于所述第二位寬范圍;
48、所述第二寫存儲器,用于將所述第二算法模塊生成的待處理數(shù)據(jù)的位寬從第三位寬范圍轉(zhuǎn)換為第四位寬范圍;所述第二讀存儲器,用于將所述第二算法模塊所需的已存儲數(shù)據(jù)的位寬從第四位寬范圍轉(zhuǎn)換為第三位寬范圍;其中,所述第三位寬范圍小于所述第四位寬范圍;
49、所述第三寫存儲器,用于將所述第三算法模塊生成的待處理數(shù)據(jù)的位寬從第五位寬范圍轉(zhuǎn)換為第六位寬范圍;所述第三讀存儲器,用于將所述第三算法模塊所需的已存儲數(shù)據(jù)的位寬從第六位寬范圍轉(zhuǎn)換為第五位寬范圍;其中,所述第五位寬范圍小于所述第六位寬范圍。
50、所述多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理裝置還包括:
51、至少一個處理器;以及,與所述至少一個處理器通信連接的存儲器;其中,所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令,所述指令被所述處理器執(zhí)行,用于執(zhí)行第一方面所述的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法。
52、第三方面,本發(fā)明還提供了一種非易失性計算機存儲介質(zhì),所述計算機存儲介質(zhì)存儲有計算機可執(zhí)行指令,該計算機可執(zhí)行指令被一個或多個處理器執(zhí)行,用于完成第一方面所述的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法。
53、第四方面,提供了一種芯片,包括:處理器和接口,用于從存儲器中調(diào)用并運行存儲器中存儲的計算機程序,執(zhí)行如第一方面中的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法。
54、第五方面,提供了一種包含指令的計算機程序產(chǎn)品,當該指令在計算機或處理器上運行時,使得計算機或處理器執(zhí)行如第一方面至第四方面及其任一項的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法。
55、第六方面,提供了一種多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法系統(tǒng),包括如第二方面的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理裝置,并使用如第一方面所述的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理方法,完成第二方面的多參量傳感數(shù)據(jù)的實時處理裝置的交互。
56、區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明至少具有以下有益效果:
57、本發(fā)明利用外掛數(shù)據(jù)緩存存儲體作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲體,同時通過總線控制仲裁模塊和數(shù)據(jù)緩存控制模塊的互聯(lián),實現(xiàn)多個處理模塊同時訪問一個數(shù)據(jù)緩存控制模塊,完成多個處理模塊與數(shù)據(jù)緩存存儲體間的實時通信;通過實現(xiàn)了大容量分段存儲功能和多參量數(shù)據(jù)的實時處理功能,突破了現(xiàn)有技術(shù)只能感知單一外界物理量的瓶頸,滿足了多種參量的數(shù)據(jù)一體化實時處理需求。