CN109752603A - 一种空间电场探测仪的同步采样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间电场探测仪的同步采样装置，采用多个模数变换器(ADC)菊花链式连接、时钟分频和同步电路以及双数字信号处理器(DSP)***间主机接口(HPI)握手的混合方式，实现了空间电场探测仪的多频段多通道同步采样，具有***机时占用低、易于拓展、同步关系稳定可控等优点，可满足采用2个或以上DSP的采集***，进行多频段、多通道数据采集的同步采样需求。

Description

一种空间电场探测仪的同步采样装置
技术领域
本发明属于空间环境探测技术领域，具体涉及一种空间电场探测仪的同步采样装置。
背景技术
空间电场探测仪需要对ELF(6Hz～2.2kHz)和VLF(1.8kHz～20kHz)频段的信号进行采集，为了实现对跨越不同频段空间电场的联合观测，需要在不同频段的数据采集间建立稳定的时序同步关系。同时，为了实现对空间电场矢量的探测，也需要对同一频段的各测量通道进行同步采集。因此，需要设计一种可实现多频段、多通道同步采集的电路和软件***。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种空间电场探测仪的同步采样装置，可以实现电场探测仪多频段、多通道的同步采样，满足空间电场高精度探测的需求。
一种适用于空间电场探测仪的同步采样装置，包括时钟源(1)、时钟驱动电路(2)、DSP分频电路(3)、主DSP(4)、从DSP(5)、同步逻辑电路(6)、采样时钟分频电路(7)、ELF频段模数变换器组(8)以及VLF频段模数变换器组(9)；
所述ELF频段模数变换器组(8)包含4片采用菊花链连接的ELF频段的串行模数变换器，依据输入的ELF频段采样时钟信号(14)采集ELF频段串行数据信号(16)后，输出给主DSP(4)；
所述VLF频段模数变换器组(9)包含4片采用菊花链连接的VLF频段串行模数变换器，采集的VLF频段串行数据信号(17)输出给从DSP(5)；
所述时钟源(1)提供***时钟信号(10)，经过时钟驱动电路(2)的驱动后分别向DSP分频电路(3)、从DSP(5)、同步逻辑电路(6)和采样时钟分频电路(7)提供***时钟；
所述DSP分频电路(3)对***时钟进行分频，分成ELF频段的时钟信号向主DSP(4)提供***时钟；
所述采样时钟分频电路(7)对***时钟信号(10)进行分频，产生ELF频段采样时钟信号(14)连接至ELF频段模数变换器组(8)中各模数变换器的主时钟引脚，产生的VLF频段采样时钟信号(15)连接至VLF频段模数变换器组(9)中各模数变换器的主时钟引脚；
所述同步逻辑电路(6)根据时钟信号(10)和由主DSP(4)产生的采集指令信号(11)，分别产生ELF频段同步信号(12)和VLF频段同步信号(13)，并连接至ELF频段模数变换器组(8)和VLF频段模数变换器组(9)中各模数变换器的同步引脚；
所述主DSP(4)的数据总线接口和从DSP(5)的HPI接口之间采用并行总线(18)连接，并采用DMA中断方式进行通讯；
在***上电或复位后，主DSP(4)产生同步逻辑信号(11)，控制ELF频段模数变换器组(8)和VLF频段模数变换器组(9)开始同步采集；ELF频段模数变换器组(8)的输出数据，主DSP(4)每收到一次数据进行一次计数，该输出数据在主DSP(4)产生串口DMA中断，主DSP(4)根据该中断与从DSP(5)的HPI接口通讯，向从DSP(5)发送计数，并触发从DSP(5)的HPI接口DMA中断响应，从DSP(5)每接到一个计数后根据内部时钟记录接到计数的时间；接收两次以上计数并记录对应时间后，从DSP(5)根据主DSP(4)两次计数的时间间隔推算下一次计数到来时刻，然后将主DSP(4)发送的下一次计数与推算的时刻进行比对，经过5次以上的比对后，如果比对结果一致，表明***保持着不同频段间的稳定同步时序关系，据此建立与主DSP(4)的计数与从DSP(5)内部时钟之间的对应关系；则主DSP(4)对接收的ELF频段串行数据信号(16)进行计数，从DSP(5)根据内部时钟标记VLF频段串行数据信号(17)的采集时间；根据ELF频段串行数据信号(16)上的计数和VLF频段串行数据信号(17)的采集时间即可完成不同频率数据的同步操作；
如果主DSP(4)发送的下一次计数与推算的时刻比对结果不一致，则表明***不同频段间不再同步，则主DSP(4)重新产生同步逻辑信号(11)，重新建立***不同频段间的同步时序。
本发明具有如下有益效果：
本发明的一种空间电场探测仪的同步采样装置，采用多个模数变换器(ADC)菊花链式连接、时钟分频和同步电路以及双数字信号处理器(DSP)***间主机接口(HPI)握手的混合方式，实现了空间电场探测仪的多频段多通道同步采样，具有***机时占用低、易于拓展、同步关系稳定可控等优点，可满足采用2个或以上DSP的采集***，进行多频段、多通道数据采集的同步采样需求。
附图说明
图1为本发明的一种空间电场探测仪的同步采样装置的原理框图，其中：
1-时钟源、2-时钟驱动电路、3-DSP分频电路、4-主DSP、5-从DSP、6-同步逻辑电路、7-采样时钟分频电路、8-ELF频段模数变换器组、9-VLF频段模数变换器组、10-时钟信号、11-同步逻辑信号、12-ELF频段同步信号、13-VLF频段同步信号、14-ELF频段采样时钟信号、15-VLF频段采样时钟信号、16-ELF频段串行数据信号、17-VLF频段串行数据信号、18-并行总线。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的一种适用于空间电场探测仪的同步采样装置，如图1所示，包括：时钟源1、时钟驱动电路2、DSP分频电路3、主DSP4、从DSP5、同步逻辑电路6、采样时钟分频电路7、ELF频段模数变换器组8以及VLF频段模数变换器组9。
所述ELF频段模数变换器组8包含4片采用菊花链连接的ELF频段的串行模数变换器，依据输入的ELF频段采样时钟信号14采集ELF频段串行数据信号16后，输出给主DSP4，主DSP4采用串口的DMA中断方式实现数据读取。
所述VLF频段模数变换器组9包含4片采用菊花链连接的VLF频段串行模数变换器，采集的VLF频段串行数据信号17输出给从DSP5，从DSP5采用串口的DMA中断方式实现数据读取。
所述时钟源1提供***时钟信号10，经过时钟驱动电路2的驱动后分别向DSP分频电路3、从DSP5、同步逻辑电路6和采样时钟分频电路7提供***时钟。
所述DSP分频电路3对***时钟进行分频，分成ELF频段的时钟信号向主DSP4提供***时钟。
所述采样时钟分频电路7对***时钟信号10进行分频，产生ELF频段采样时钟信号14连接至ELF频段模数变换器组8中各模数变换器的主时钟引脚，产生的VLF频段采样时钟信号15连接至VLF频段模数变换器组9中各模数变换器的主时钟引脚，满足不同频段的采样时钟频率需求和同一频段的同步采样需求。
所述同步逻辑电路6根据时钟信号10和由主DSP4产生的采集指令信号11，分别产生ELF频段同步信号12和VLF频段同步信号13，并连接至ELF频段模数变换器组8和VLF频段模数变换器组9中各模数变换器的同步引脚，实现对各频段及各通道采集时序的初始同步。主DSP4产生的采集指令信号11根据实际使用需求产生，一般包括数据采集开始指令、采集结束指令等；时钟信号10用于校准采集指令信号11，使得采集指令信号11被重新同步，从而产生时序与ELF频段采样时钟信号14和VLF频段采样时钟信号15完全对准的ELF频段同步信号12和VLF频段同步信号13，从而保证了不同频段的信号被同步采集。
所述主DSP4的数据总线接口和从DSP5的HPI接口之间采用并行总线18连接，并采用DMA中断方式进行通讯。
在***上电或复位后，主DSP4产生同步逻辑信号11，控制ELF频段模数变换器组8和VLF频段模数变换器组9开始同步采集；ELF频段模数变换器组8的输出数据，主DSP4每收到一次数据进行一次计数，该输出数据在主DSP4产生串口DMA中断，主DSP4根据该中断与从DSP5的HPI接口通讯，向从DSP5发送计数，并触发从DSP5的HPI接口DMA中断响应，从DSP5每接到一个计数后根据内部时钟记录接到计数的时间；接收两次以上计数并记录对应时间后，从DSP5根据主DSP4两次计数的时间间隔推算下一次计数到来时刻，然后将主DSP4发送的下一次计数与推算的时刻进行比对，经过5次以上的比对后，如果比对结果一致，表明***保持着不同频段间的稳定同步时序关系，据此建立与主DSP4的计数与从DSP5内部时钟之间的对应关系；则主DSP4对接收的ELF频段串行数据信号16进行计数，从DSP5根据内部时钟标记VLF频段串行数据信号17的采集时间；由于事先建立了主DSP4的计数与从DSP5内部时钟之间的对应关系，因此在后续进行数据处理时，根据ELF频段串行数据信号16上的计数和VLF频段串行数据信号17的采集时间即可完成不同频率数据的同步操作。
如果主DSP4发送的下一次计数与推算的时刻比对结果不一致，则表明***不同频段间不再同步，则主DSP4重新产生同步逻辑信号11，重新建立***不同频段间的同步时序。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种适用于空间电场探测仪的同步采样装置，其特征在于，包括时钟源(1)、时钟驱动电路(2)、DSP分频电路(3)、主DSP(4)、从DSP(5)、同步逻辑电路(6)、采样时钟分频电路(7)、ELF频段模数变换器组(8)以及VLF频段模数变换器组(9)；
所述ELF频段模数变换器组(8)包含4片采用菊花链连接的ELF频段的串行模数变换器，依据输入的ELF频段采样时钟信号(14)采集ELF频段串行数据信号(16)后，输出给主DSP(4)；
所述VLF频段模数变换器组(9)包含4片采用菊花链连接的VLF频段串行模数变换器，采集的VLF频段串行数据信号(17)输出给从DSP(5)；
所述时钟源(1)提供***时钟信号(10)，经过时钟驱动电路(2)的驱动后分别向DSP分频电路(3)、从DSP(5)、同步逻辑电路(6)和采样时钟分频电路(7)提供***时钟；
所述DSP分频电路(3)对***时钟进行分频，分成ELF频段的时钟信号向主DSP(4)提供***时钟；
所述采样时钟分频电路(7)对***时钟信号(10)进行分频，产生ELF频段采样时钟信号(14)连接至ELF频段模数变换器组(8)中各模数变换器的主时钟引脚，产生的VLF频段采样时钟信号(15)连接至VLF频段模数变换器组(9)中各模数变换器的主时钟引脚；
所述同步逻辑电路(6)根据时钟信号(10)和由主DSP(4)产生的采集指令信号(11)，分别产生ELF频段同步信号(12)和VLF频段同步信号(13)，并连接至ELF频段模数变换器组(8)和VLF频段模数变换器组(9)中各模数变换器的同步引脚；
所述主DSP(4)的数据总线接口和从DSP(5)的HPI接口之间采用并行总线(18)连接，并采用DMA中断方式进行通讯；
在***上电或复位后，主DSP(4)产生同步逻辑信号(11)，控制ELF频段模数变换器组(8)和VLF频段模数变换器组(9)开始同步采集；ELF频段模数变换器组(8)的输出数据，主DSP(4)每收到一次数据进行一次计数，该输出数据在主DSP(4)产生串口DMA中断，主DSP(4)根据该中断与从DSP(5)的HPI接口通讯，向从DSP(5)发送计数，并触发从DSP(5)的HPI接口DMA中断响应，从DSP(5)每接到一个计数后根据内部时钟记录接到计数的时间；接收两次以上计数并记录对应时间后，从DSP(5)根据主DSP(4)两次计数的时间间隔推算下一次计数到来时刻，然后将主DSP(4)发送的下一次计数与推算的时刻进行比对，经过5次以上的比对后，如果比对结果一致，表明***保持着不同频段间的稳定同步时序关系，据此建立与主DSP(4)的计数与从DSP(5)内部时钟之间的对应关系；则主DSP(4)对接收的ELF频段串行数据信号(16)进行计数，从DSP(5)根据内部时钟标记VLF频段串行数据信号(17)的采集时间；根据ELF频段串行数据信号(16)上的计数和VLF频段串行数据信号(17)的采集时间即可完成不同频率数据的同步操作；
如果主DSP(4)发送的下一次计数与推算的时刻比对结果不一致，则表明***不同频段间不再同步，则主DSP(4)重新产生同步逻辑信号(11)，重新建立***不同频段间的同步时序。
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