CN109240159B - 多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质 - Google Patents

多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质，多路同步信号触发方法包括同步信号产生与输出流程，同步信号产生与输出流程具体包括：接收时钟信号；当时钟信号的有效沿到达后，同时触发对应于每个输出通道的控制逻辑程序，各控制逻辑程序分别产生对应于各输出通道的输出信号；将各路输出信号从各自对应的输出通道输出。本发明的多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质通过设置对应于各输出通道的控制逻辑程序，并采用同一时钟信号触发这些逻辑控制程序以实现对应各传感器的输出信号同步产生与同步输出，如此各路传感器可同步采集数据，且各传感器均能以最佳数据采集频率采集数据。

Description

多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质。
背景技术
在机器人领域，机器人感知外部环境需要用到各种传感器采集各种数据，常用到的传感器如激光雷达、视觉传感器(普通相机、景深相机、红外相机等)、红外传感器、听觉传感器(麦克风等)、惯性测量传感器等，各种传感器采集数据的频率不同，有的传感器的数据采集频率可达1000Hz，有的传感器的数据采集频率最高只能达到100Hz，为了保证各种传感器采集的信号的同步性，现有技术下，控制器会向各传感器发送同一种时钟信号，这就造成有的传感器无法达到满足要求的采集频率，现有技术中，另一种做法是采用串行信号向各传感器依次输出控制信号，但是这种做法各传感器采集的数据的同步性较差，各路控制信号相互之间会有由于语句执行产生的延时，在对数据的同步性要求比较高的场合，上述控制方法均难以达到满意效果。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质，旨在使各路传感器的数据采集同步性较好，且可达到各传感器的最佳数据采集频率。
技术方案：为实现上述目的，本发明的多路同步信号触发方法，所述方法包括同步信号产生与输出流程，所述同步信号产生与输出流程具体包括：
接收时钟信号；
当时钟信号的有效沿到达后，同时触发对应于每个输出通道的控制逻辑程序，各控制逻辑程序分别产生对应于各输出通道的输出信号；其中，所述有效沿为上升沿或下降沿；
将各路输出信号从各自对应的输出通道输出。
可选地，所述同时触发对应于每个输出通道的控制逻辑程序，产生对应于各输出通道的输出信号具体包括：
各控制逻辑程序独立地马上或推迟一段时间产生对应于各输出通道的输出信号，后者情形下，推迟的时间以微帧为时间计量单位，所述时钟信号的一个周期等于整数个微帧。
可选地，还包括时钟校准流程，所述时钟校准流程独立于所述同步信号产生与输出流程运行，所述时钟校准流程包括：
接收时钟信号；
从第二个有效沿开始，根据处理器内的高精度时钟判断时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔的误差情况；
根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出。
可选地，所述根据根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出包括；
若时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔短于预期时间间隔，且误差大小超过一定阈值，则产生错误信号并通过特定的反馈信号输出通道输出错误信号。
可选地，所述根据根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出还包括；
若时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔相对于预期时间间隔的误差超过一定阈值，则产生失真信号并通过特定的反馈信号输出通道输出失真信号。
可选地，所述根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出之后还包括：
接收处理结果并执行。
可选地，所述接收处理结果并执行包括：
接收中断信号并中断所述同步信号产生与输出流程。
一种终端，包含处理器、存储器、时钟信号输入模块以及同步信号输出模块，所述存储器、时钟信号输入模块以及同步信号输出模块均连接所述处理器，所述同步信号输出模块包括多个输出通道；所述存储器内存储有可执行程序，所述处理器执行所述可执行程序以实现上述的多路同步信号触发方法；还包括与所述处理器连接的反馈信号输出通道。
一种数据采集***，包括上述终端、上位处理单元、以及若干传感器，所述上位处理单元连接所述终端的时钟信号输入模块以及反馈信号输出通道，所述终端的每一路输出通道均连接有传感器。
一种存储介质，所述存储介质内存储有可执行程序，所述可执行程序被执行时以实现上述的多路同步信号触发方法。
有益效果：本发明的多路同步信号触发方法、终端、数据采集***及存储介质通过设置对应于各输出通道的控制逻辑程序，并采用同一时钟信号触发这些逻辑控制程序以实现对应各传感器的输出信号同步产生与同步输出，如此各路传感器可同步采集数据，且各传感器均能以最佳数据采集频率采集数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明各个实施例的一种终端的硬件结构示意图；
附图2为本发明各个实施例的一种数据采集***的硬件结构示意图；
附图3为本发明实施例一提供的多路同步信号触发方法中同步信号产生与输出流程的流程图；
附图4为时钟校准流程的流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有预设的的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
此外，下面所描述的本发明的各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此未构成冲突就可以相互使用。
请参阅附图1，其为实现本发明各个实施例的一种终端100的结构示意图，终端100包含处理器101、存储器102、时钟信号输入模块103以及同步信号输出模块104，所述存储器102、时钟信号输入模块103以及同步信号输出模块104均连接所述处理器101，所述同步信号输出模块104包括多个输出通道；所述存储器102内存储有可执行程序，所述处理器101执行所述可执行程序以实现上述的多路同步信号触发方法；还包括与所述处理器101连接的反馈信号输出通道105。本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端设备的限定，终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
下面结合图1对终端设备的各个部件进行具体的介绍：
存储器102可用于存储软件程序以及各种数据。存储器102可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储至少一个功能所需的应用程序等。
处理器101是终端100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端100的各个部分，通过运行或执行存储在存储器102内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器102内的数据，执行终端100的各种功能和处理数据。本实施例中，处理器101为CPLD芯片。
时钟信号输入模块103用于接收外部的时钟信号作为终端100运转的触发信号。
同步信号输出模块104包含的多个输出通道可分别输出控制信号控制连接该输出通道的元器件。
终端100可以以多种形态来实施，其可以是一个电路板，也可以是一种带封装壳体的产品等。
基于上述终端100的多传感器数据采集***，包括上述终端100、上位处理单元200、以及若干传感器300，所述上位处理单元200连接所述终端100的时钟信号输入模块103以及反馈信号输出通道105，所述终端100的每一路输出通道均连接有传感器300，所有的所述传感器300可连接所述上位处理单元200或其他数据处理设备。
上位处理单元200可以是PC、手机、平板等常见数据处理设备，也可以是工程师按需求设计的特定的具有数据处理能力的电路板、专用设备等。
上述的多个传感器300包含激光雷达、视觉传感器(普通相机、景深相机、红外相机等)、红外传感器、听觉传感器(麦克风等)、惯性测量传感器等传感器中的多种。
基于上述终端100的多路同步信号触发方法，所述方法包括同步信号产生与输出流程，所述同步信号产生与输出流程具体包括如下步骤S401-S403：
步骤S401：接收时钟信号；
该步骤中，时钟信号由上位处理单元200提供，所述时钟信号为一种周期性的方波型号，其通过上升沿或下降沿来触发一类事件，一般较为常用的时钟信号为1PPS脉冲信号。
步骤S402：当时钟信号的有效沿到达后，同时触发对应于每个输出通道的控制逻辑程序，各控制逻辑程序分别产生对应于各输出通道的输出信号；其中，所述有效沿为上升沿或下降沿；
步骤S403：将各路输出信号从各自对应的输出通道输出。
步骤S402-步骤S403中，时钟信号的一个有效沿到达后，给终端100下达一个周期的任务，控制逻辑程序产生时长不超过时钟信号的周期的输出信号给其对应的输出通道连接的传感器300，到下一个有效沿到达后，再给终端100下达一个周期的任务，控制逻辑程序继续产生时长不超过时钟信号的周期的输出信号；如此周而复始执行任务，当不再有有效沿到达，所有输出通道恢复成无效状态。
可选地，步骤S402中，所述同时触发对应于每个输出通道的控制逻辑程序，产生对应于各输出通道的输出信号具体包括：
各控制逻辑程序独立地马上或推迟一段时间产生对应于各输出通道的输出信号，后者情形下，推迟的时间以微帧为时间计量单位，所述时钟信号的一个周期等于整数个微帧。
实际运行时，1微帧的时长一般比时钟信号的一个周期的时长小若干数量级，如时钟信号为1PPS脉冲信号，则1微帧可表示1ms，当然1微帧也可根据需要调整为其他时长。采用微帧触发偏移的方式，可以更为精确地调节各输出通道开始有效(输出输出信号)的时机，弥补精确到毫秒级别的不同步误差，进一步保证各路输出信号的同步性。
可选地，还包括时钟校准流程，所述时钟校准流程独立于所述同步信号产生与输出流程运行，所述时钟校准流程包括如下步骤S501-S503：
步骤S501：接收时钟信号；
步骤S502：从第二个有效沿开始，根据处理器101内的高精度时钟判断时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔的误差情况；
步骤S503：根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出。
可选地，所述根据根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出包括；
若时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔短于预期时间间隔，且误差大小超过一定阈值，则产生错误信号并通过特定的反馈信号输出通道105输出错误信号。例如，正常状态下，反馈信号输出通道105输出的信号为低电平，错误信号可以是一个5ms的高脉冲。
可选地，所述根据根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出还包括；
若时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔相对于预期时间间隔的误差超过一定阈值(如1us)，则产生失真信号并通过特定的反馈信号输出通道105输出失真信号。例如，正常状态下，反馈信号输出通道105输出的信号为低电平，错误信号可以是一个5ms的高脉冲。输出失真信号的反馈信号输出通道105与上述输出错误信号的反馈信号输出通道105不是同一个输出通道。
可选地，所述根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出之后还包括：
步骤S504：接收上位处理单元的处理结果并执行。
即步骤S503将反馈信号通过反馈信号输出通道105反馈给上位处理单元200，上位处理单元200根据反馈信号的来源(从哪个反馈信号输出通道105发来的)判断错误信息，并发送处理结果给处理器101，处理器101根据处理结果执行相应操作。
可选地，所述接收处理结果并执行包括：
接收中断信号并中断所述同步信号产生与输出流程。
当然，上位处理单元200也可以不给处理器101发送处理结果，而直接向管理人员推送错误信息或报警寻求解决。
本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质内存储有可执行程序，所述可执行程序被执行时以实现上述的多路同步信号触发方法。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种多路同步信号触发方法，其特征在于，所述方法包括同步信号产生与输出流程，所述同步信号产生与输出流程具体包括：
接收时钟信号；
当时钟信号的有效沿到达后，同时触发对应于每个输出通道的控制逻辑程序，各控制逻辑程序分别产生对应于各输出通道的输出信号；其中，所述有效沿为上升沿或下降沿；
将各路输出信号从各自对应的输出通道输出；其中，各路输出信号从各自对应的输出通道输出给输出通道连接的传感器，且所有所述输出通道连接的多个传感器中传感器的类型有多种，各种传感器采集数据的频率不同；
所述同时触发对应于每个输出通道的控制逻辑程序，产生对应于各输出通道的输出信号具体包括：
各控制逻辑程序独立地马上或推迟一段时间产生对应于各输出通道的输出信号，后者情形下，推迟的时间以微帧为时间计量单位，所述时钟信号的一个周期等于整数个微帧；
每当时钟信号的一个有效沿到达后，各控制逻辑程序产生时长不超过时钟信号的周期的输出信号给其对应的输出通道连接的传感器；如此周而复始执行任务，当不再有有效沿到达，所有输出通道恢复成无效状态。
2.由权利要求1所述的多路同步信号触发方法，其特征在于，还包括时钟校准流程，所述时钟校准流程独立于所述同步信号产生与输出流程运行，所述时钟校准流程包括：
接收时钟信号；
从第二个有效沿开始，根据处理器内的高精度时钟判断时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔的误差情况；
根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出。
3.根据权利要求2所述的多路同步信号触发方法，其特征在于，所述根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出包括；
若时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔短于预期时间间隔，且误差大小超过一定阈值，则产生错误信号并通过特定的反馈信号输出通道输出错误信号。
4.根据权利要求3所述的多路同步信号触发方法，其特征在于，所述根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出还包括；
若时钟信号相邻两个有效沿到达的实际时间间隔相对于预期时间间隔的误差超过一定阈值，则产生失真信号并通过特定的反馈信号输出通道输出失真信号。
5.根据权利要求2所述的多路同步信号触发方法，其特征在于，所述根据所述误差情况产生对应的反馈信号并输出之后还包括：
接收处理结果并执行。
6.根据权利要求5所述的多路同步信号触发方法，其特征在于，所述接收处理结果并执行包括：
接收中断信号并中断所述同步信号产生与输出流程。
7.一种终端，其特征在于，包含处理器、存储器、时钟信号输入模块以及同步信号输出模块，所述存储器、时钟信号输入模块以及同步信号输出模块均连接所述处理器，所述同步信号输出模块包括多个输出通道；所述存储器内存储有可执行程序，所述处理器执行所述可执行程序以实现如权利要求1-6任一项所述的多路同步信号触发方法；还包括与所述处理器连接的反馈信号输出通道。
8.一种数据采集***，其特征在于，包括如权利要求7所述的终端、上位处理单元、以及若干传感器，所述上位处理单元连接所述终端的时钟信号输入模块以及反馈信号输出通道，所述终端的每一路输出通道均连接有传感器。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有可执行程序，所述可执行程序被执行时以实现如权利要求1-6任一项所述的多路同步信号触发方法。
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