CN107749787A - 同步信号生成方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据采集技术领域，具体涉及一种用于多路数据采集的同步信号生成方法、装置及***。其中，方法包括以下步骤：检测是否接入了外部同步源；当接入了外部同步源时，判断是否存在有效同步源；当存在所述有效同步源时，基于有效同步源生成同步信号。通过从外界同步源中筛选出有效同步源，并基于该有效同步源生成同步信号，该同步信号用于多路数据的采集，保证多路数据采集的同步；该同步信号来源于外部同步源，具有较高的可靠性；此外，本发明支持多个外部同步源接入，可适应不同的应用场景。

Description

同步信号生成方法、装置及***

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，具体涉及一种用于多路数据采集的同步信号生成方法、装置及***。

背景技术

随着工业化进程的发展，工业自动化程度也越来越高。数据采集是工业领域最为常见的一种技术手段，数据采集为技术分析和控制策略提供了依据。温度、压力、流量等各种传感器在工业现场十分常见，采集到的温度、压力、流量等信号也均为模拟量信号。在工业自动化控制应用时，往往需要将模拟信号转换成数字信号传输、储存，从而有利于对所控对象进行监视、控制。

因此，在很多工程及研究领域往往都需要同时采集同一时刻的多路相关模拟量数据。然而，若采样不同步则***同时读取到的多路模拟量数据，实际为不同的时刻产生的，这就会降低***的准确度和精度，甚至会导致采集装置出现错误的计算结果或使得控制装置产生不正确的动作行为。

为解决上述问题，发明人在研发工程中，通过在采集装置中引入单一的同步信号，以保证采集数据的同步。但是，发明人通过研究发现，若在采集装置中引入单一的同步信号，在该同步信号丢失的情况下，采集装置将无法继续工作，从而导致***的稳定性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种同步信号生成方法、装置及***，以解决多路采集数据不同步所导致的***稳定性差的问题。

本发明第一方面提供了一种同步信号生成方法，包括以下步骤：

检测是否接入了外部同步源；

当接入了外部同步源时，判断是否存在有效同步源；

当存在所述有效同步源时，基于所述有效同步源生成同步信号。

可选地，在所述基于所述有效同步源生成同步信号的步骤之后，还包括：记录所述同步信号的参数；

监测当前用于生产同步信号的有效同步源是否丢失或异常；

当所述当前用于生产同步信号的有效同步源丢失或异常时，返回所述判断是否存在有效同步源的步骤。

可选地，在返回所述判断是否存在有效同步源的步骤之后，当不存在所述有效同步源时，基于记录的参数生成同步信号。

可选地，当不存在所述有效同步源时，基于预设参数生成同步信号。

可选地，所述判断是否存在有效同步源的步骤，包括：

分别检测各个端口是否接入外部同步源；

当所述端口接入外部同步源时，判断所述外部同步源的频率是否在预设范围内；

当所述外部同步源的频率在预设范围内时，判定所述外部同步源为有效同步源。

可选地，所述各个端口对应有预设优先级信息，在所述判断是否存在有效同步源的步骤中，按照所述优先级信息依次检测各个端口所接入的同步源是否为有效同步源。

可选地，所述参数包括频率和相位。

本发明第二方面提供了一种同步信号生成装置，包括：

检测单元，用于检测是否接入了外部同步源；

判断单元，当接入了外部同步源时，用于判断是否存在有效同步源；

同步信号生成单元，当存在所述有效同步源时，用于基于所述有效同步源生成同步信号。

本发明第三方面提供了一种同步信号生成***，包括：

接入模块，用于连接外部同步源；

同步信号生成模块，用于根据本发明第一方面或第一方面中任一项所述的同步信号生成方法生成同步信号。

本发明第四方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行本发明第一方面或第一方面中任一项所述的同步信号生成方法。

本发明第五方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种可选方式中所述的同步信号生成方法。

本发明实施例中的上述技术方案中，具有以下有益效果：

1.本发明提供的同步信号生成方法，包括以下步骤：检测是否接入了外部同步源；当接入了外部同步源时，判断是否存在有效同步源；当存在所述有效同步源时，基于所述有效同步源生成同步信号。通过从外界同步源中筛选出有效同步源，并基于该有效同步源生成同步信号，该同步信号用于多路数据的采集，保证多路数据采集的同步；该同步信号来源于外部同步源，具有较高的可靠性；此外，本发明支持多个外部同步源接入，可适应不同的应用场景。

2.本发明提供的同步信号生成方法，其中，在所述基于所述有效同步源生成同步信号的步骤之后，还包括：记录所述同步信号的参数；监测当前用于生产同步信号的有效同步源是否丢失或异常；当所述当前用于生产同步信号的有效同步源丢失或异常时，返回所述判断是否存在有效同步源的步骤。通过对各外界同步源配置优先级，运行中的同步源丢失或异常，能够自动在线切换至次高优先级同步源，从而保持***运行的稳定性。

3.本发明提供的同步信号生成方法，其中，在返回所述判断是否存在有效同步源的步骤之后，当不存在所述有效同步源时，基于记录的参数生成同步信号。在所有外部同步源均丢失或异常的情况下，***能够根据已记录的参数，产生模拟同步信号，实现同步保持，保证***稳定工作。

4.本发明提供的同步信号生成方法，其中，当不存在有效同步源时，基于预设参数生成同步信号。通过预设参数，在无外部同步源的情况下，可以保证***正常工作；在有外部同步源接入时，能够自动记录当前外部同步源。

5.本发明提供的同步信号生成方法，其中，所述判断是否存在有效同步源的步骤，包括：分别检测各个端口是否接入外部同步源；当所述端口接入外部同步源时，判断所述外部同步源的频率是否在预设范围内；当所述外部同步源的频率在预设范围内时，判定所述外部同步源为有效同步源。通过设置同步信号频率的最低值以及最高值来限定同步信号的范围，保证了采样的准确度。

6.本发明提供的同步信号生成装置，包括：检测单元，用于检测是否接入了外部同步源；判断单元，当接入了外部同步源时，用于判断是否存在有效同步源；同步信号生成单元，当存在所述有效同步源时，用于基于所述有效同步源生成同步信号。通过从外界同步源中筛选出有效同步源，并基于该有效同步源生成同步信号，该同步信号用于多路数据的采集，保证多路数据采集的同步；该同步信号来源于外部同步源，具有较高的可靠性；此外，本发明支持多个外部同步源接入，可适应不同的应用场景。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例1中同步信号生成方法的一个具体示意的流程图；

图2示出了本发明实施例2中同步信号生成方法的一个具体示意的流程图；

图3示出了本发明实施例3中同步信号生成方法的一个具体示意的流程图；

图4示出了本发明实施例4中同步信号生成装置的一个具体示意的结构图；

图5示出了本发明实施例4中同步信号生成装置的另一个具体示意的结构图；

图6示出了本发明实施例4中第二判断单元的一个具体示意的结构图；

图7示出了本发明实施例5中同步信号生成***的一个具体示意的结构图；

图8示出了本发明实施例5中同步信号生成***的另一个具体示意的结构图；

图9示出了本发明实施例6中同步信号生成***的一个具体示意的硬件结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种同步信号生成方法，应用于同步信号生成***上，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S11，检测是否接入了外部同步源。在检测结果为是的情况下，执行步骤S12；否则，执行其他操作。

本实施例中，外部同步源的波形可以是三角波，也可以是方波。通过检测接入的信号中是否存在上升沿或下降沿，若存在，则表示此时具有外部同步源接入；否则，表示没有外界同步源接入。

本实施例中的外部同步源采用方波表示，使得同步信号生成***能够很容易地判断出是否具有上升沿或下降沿信号，从而减小***的工作延时，提高***的工作效率。

此外，本实施例中的其他操作可以是等待一段时间，再次检测是否具有外部同步源接入；也可以是基于预设参数生成同步信号。

步骤S12，判断是否存在有效同步源。在判断结果为是的情况下，执行步骤S13；否则，执行其他操作。

在检测到存在外部同步源的情况下，判断在所有外部同步源中是否存在有效同步源。本实施例中，通过依次判断各外部同步源的相关参数是否在预设范围内，如果在预设范围内，则表示存在有效同步源；如果不在预设范围内，则表示不存在有效同步源。其中，外部同步源的相关参数可以是该外部同步源的频率、相位或者幅值的其中之一，或者其任意组合。例如，参数可以是频率和相位，也可以是频率和幅值等等。

本实施例中的其他操作，可以是基于记录的参数生成同步信号，也可以是根据预设的参数生成同步信号。

步骤S13，基于有效同步源生成同步信号。

本实施例中，根据筛选出的有效同步源的参数生成同步信号，即同步信号的参数与有效同步源的对应参数相同。

本实施例通过从外界同步源中筛选出有效同步源，并基于该有效同步源生成同步信号，该同步信号用于多路数据的采集，保证多路数据采集的同步；该同步信号来源于外部同步源，具有较高的可靠性；此外，本发明支持多个外部同步源接入，可适应不同的应用场景。

实施例2

本实施例提供一种同步信号生成方法，应用于同步信号生成***上，如图2所示，包括如下步骤：

步骤S21，检测是否接入了外部同步源。与实施例1中步骤S11相同，在此不再赘述。

步骤S22，判断是否存在有效同步源。在判断结果为是的情况下，执行步骤S23；否则，基于预设参数生成同步信号。

本实施例中，在检测到存在外部同步源的情况下，判断在所有外部同步源中是否存在有效同步源。通过依次判断各外部同步源的频率是否在预设范围内，从而判断出是否存在有效同步源。

具体地，步骤S22包括以下步骤：

步骤S221，分别检测各个端口是否接入外部同步源。当判断结果为是的情况下，执行步骤S222；否则，基于预设参数生成同步信号。

本实施例中，外部同步源用方波表示，因此在检测各个端口是否接入外部同步源时，只需检测所接入的外部同步源中是否存在上升沿或下降沿；若存在，则表示端口中接入了外部同步源；若不存在，则表示没有接入外部同步源。

其中，在该同步信号生成***中，预设参数的具体数值可以根据所要采集数据的装置以及采样精度进行设置，即预设的频率和相位值根据同步信号生成***的使用情况进行设置。

通过预设参数，在无外部同步源的情况下，可以保证***正常工作；在有外部同步源接入时，能够自动记录当前外部同步源。

本实施例中，在检测到无外部同步源接入的情况下，通过预设的频率和相位值生成同步信号，即生成的同步信号为方波，该方波的频率为***预设的频率，方波的相位值为***预设的相位值。

步骤S222，判断外部同步源的频率是否在预设范围内。在判断结果为是的情况下，判定该外部同步源为有效同步源，执行步骤S23；否则，基于预设参数生成同步信号。

本实施例中，在检测到具有外部同步源的情况下，进行有效同步源的判断。具体地，同步信号生成***中用于接入外部同步源的各个端口对应有预设的优先级信息，在步骤S222中，按照各个端口的优先级信息依次检测各个端口所接入的同步源是否为有效同步源。例如，该同步信号生成***总共有6个端口用于接入外部同步源，端口1-端口6的优先级以及降低，即端口1的优先级最高，端口6的优先级最低；首先，通过判断端口1中接入的外部同步源的频率是否在预设范围内，若是，则表示端口1接入的外部同步源为有效同步源；若否，则依次判断端口2-端口6中接入的外部同步源的频率是否在预设范围内，直至筛选出有效同步源为止。

作为本实施例的一种可选实施方式，由于电力电子用同步信号间隔通常在80us到200us之间，因此，将频率上下限分别设置为：12.5kHz、5kHz。

本实施例中，通过设置同步信号频率的最低值以及最高值来限定同步信号的范围，保证了采样的准确度。

其中，在判断各端口接入的外部同步源的频率是否在预设范围内之前，需要首先计算出各外部同步源的频率和相位值。

具体地，外部同步源为方波，且两个方波上升沿的间隔时间为1周期，即通过测量两个连续的方波上升沿之间的间隔时间，即可计算出该外部同步源的频率。例如，若两个方波上升沿间隔时间为125us，则该外部同步源的频率为8kHz。此外，视方波上升沿相位为0，外部同步源的相位值是以同步信号生成***上电开始工作时的计数起点为基准，测量到的与上升沿或下降沿之间的相位差值；即在同步保持***内部有基准正弦波，方波上升沿或下降沿时刻，基准正弦波的相位即为外部同步源的相位值。

本实施例中，若判断出所有的外部同步源都不是有效同步源，则基于记录的参数生成同步信号。

步骤S23，基于有效同步源生成同步信号。与实施例1步骤S13相同，在此不再赘述。

实施例3

本实施例提供一种同步信号生成方法，应用于同步信号生成***上，如图3所示，包括如下步骤：

步骤S31，检测是否接入了外部同步源。与实施例2中步骤S21相同，在此不再赘述。

步骤S32，判断是否存在有效同步源。与实施例2中步骤S22相同，在此不再赘述。

步骤S33，基于有效同步源生成同步信号。与实施例2步骤S23相同，在此不再赘述。

步骤S34，记录同步信号的参数。

本实施例中的参数为频率和相位，记录同步信号的参数，即记录生成该同步信号的有效同步源的频率和相位。通过记录同步信号的参数，保证在当前用于生产同步信号的有效同步源丢失或异常，且不存在有效同步源的情况下，该同步信号生成***能够生成同步信号，从而保证***正常工作。

步骤S35，检测当前用于生产同步信号的有效同步源是否丢失或异常。在检测结果为是的情况下，执行步骤S36；否则，执行步骤S33。

本实施例中，有效同步源为方波，而有效同步源丢失，表示在对有效同步源进行连续采样时，若在相邻间隔时间内，存在至少两个采样点的缺失则表示该有效同步源丢失；此外，有效同步源异常，表示在判断出有效同步源的频率不在预设范围内。

步骤S36，判断是否存在有效同步源。在判断结果为是的情况下，执行步骤S33；否则，执行步骤S37。

步骤S37，基于记录的参数生成同步信号。

本实施例中，在检测出有效同步源丢失或异常，即本优先级的外部同步源丢失或异常的情况下，开始锁定下一优先级的外部同步源，若无下一优先级的外部同步源，则以上一次记录的有效同步源的参数生成同步信号。

本实施例中，通过对各外接同步源配置优先级，运行中的同步源丢失或异常，能够自动在线切换至次高优先级同步源，从而保持***运行的稳定性。

实施例4

本实施例提供一种同步信号生成装置，用于执行实施例1至实施例3中任一项所述的同步信号生成方法，如图4所示，该同步信号生成装置包括：

检测单元41，用于检测是否接入了外部同步源；

第一判断单元42，当接入了外部同步源时，用于判断是否存在有效同步源；

同步信号生成单元43，当存在所述有效同步源时，用于基于有效同步源生成同步信号。

本实施例中的同步信号生成装置，通过从外界同步源中筛选出有效同步源，并基于该有效同步源生成同步信号，该同步信号用于多路数据的采集，保证多路数据采集的同步；该同步信号来源于外部同步源，具有较高的可靠性；此外，本发明支持多个外部同步源接入，可适应不同的应用场景。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图5所示，该同步信号生成装置包括：

记录单元44，用于记录同步信号的参数；

监测单元45，用于监测当前用于生产同步信号的有效同步源是否丢失或异常；

第二判断单元46，用于当所述当前用于生产同步信号的有效同步源丢失或异常时，返回所述判断是否存在有效同步源的步骤。

作为本实施例的另一种可选实施方式，其中，如图6所示，第一判断单元42，包括：

检测子单元421，用于分别检测各个端口是否接入外部同步源；

判断子单元422，用于当端口接入外部同步源时，判断外部同步源的频率是否在预设范围内。

实施例5

本实施例提供一种同步信号生成***，用于执行实施例1至实施例3中任一项所述的同步信号生成方法，如图7所示，该同步信号生成***包括：

接入模块51，用于连接外部同步源；

同步信号生成模块52，用于根据实施例1至实施例3中任一项所述的同步信号生成方法生成同步信号。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图8所示，同步信号生成***核心采用FPGA，其中，FPGA选择Spartan-6FPGA XC6SLX45-3FG(G)676。接口主要包括6路光入接口(ST型)及1路光出接口(ST型)。

***通过光入接口1至光入接口6接收外部同步源，设置光入接口1至光入接口6的优先级由高到低，默认同步信号频率为6.4kHz。

FPGA中同步信号生成模块52包括同步信号计算模块521以及同步信号产生模块522。其中，同步信号计算模块521用于按优先级首先检测光入接口1的外部同步源，如果检测到外部同步源为有效同步源，则进行锁相，计算出有效同步源的频率和相位；同步信号产生模块522，用于根据有效同步源的频率和相位产生同步信号并输出。

如果FPGA没有检测到光入1的外部同步源，则自动检测次高优先级的外部同步源，直至最低优先级外部同步源；若检测到外部同步源，则锁定为当前外部同步源；若均未检测到外部同步源，则以预设参数生成同步信号输出。

若当前外部同步源有一点丢失，则输出上一次记录的参数生成的同步信号，且认为对应光接口的外部同步源有问题，继续寻找当前外部同步源，若遍历1遍，均无有效同步源，则以预设频率输出，保持***正常工作。

实施例6

图9是本发明实施例提供的同步信号生成***的硬件结构示意图，如图9所示，该设备包括一个或多个处理器61以及存储器62，图9中以一个处理器61为例。其中，处理器61和存储器62可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。

处理器61可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器61还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器62作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的同步信号生成方法对应的程序指令/模块。处理器61通过运行存储在存储器62中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中，同步信号生成方法。

存储器62可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据同步信号生成装置的使用所创建的数据等。此外，存储器62可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器62可选包括相对于处理器61远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至同步信号生成装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器62中，当被所述一个或者多个处理器61执行时，执行实施例1至实施例3中任一项所述的同步信号生成方法。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1至图3所示的实施例中的相关描述。

实施例7

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1至实施例3中任一项所述的同步信号生成方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种同步信号生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测是否接入了外部同步源；

当接入了外部同步源时，判断是否存在有效同步源；

当存在所述有效同步源时，基于所述有效同步源生成同步信号。

2.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，在所述基于所述有效同步源生成同步信号的步骤之后，还包括：记录所述同步信号的参数；

监测当前用于生产同步信号的有效同步源是否丢失或异常；

当所述当前用于生产同步信号的有效同步源丢失或异常时，返回所述判断是否存在有效同步源的步骤。

3.根据权利要求2所述的生成方法，其特征在于，在返回所述判断是否存在有效同步源的步骤之后，当不存在所述有效同步源时，基于记录的参数生成同步信号。

4.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，当不存在所述有效同步源时，基于预设参数生成同步信号。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的生成方法，其特征在于，所述判断是否存在有效同步源的步骤，包括：

分别检测各个端口是否接入外部同步源；

当所述端口接入外部同步源时，判断所述外部同步源的频率是否在预设范围内；

当所述外部同步源的频率在预设范围内时，判定所述外部同步源为有效同步源。

6.根据权利要求5所述的生成方法，其特征在于，所述各个端口对应有预设优先级信息，在所述判断是否存在有效同步源的步骤中，按照所述优先级信息依次检测各个端口所接入的同步源是否为有效同步源。

7.根据权利要求2-4中任一项所述的生成方法，其特征在于，所述参数包括频率和相位。

8.一种同步信号生成装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于检测是否接入了外部同步源；

判断单元，当接入了外部同步源时，用于判断是否存在有效同步源；

同步信号生成单元，当存在所述有效同步源时，用于基于所述有效同步源生成同步信号。

9.一种同步信号生成***，其特征在于，包括：

接入模块，用于连接外部同步源；

同步信号生成模块，用于根据权利要求1-7中任一项所述的同步信号生成方法生成同步信号。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的同步信号生成方法。