岳曉東

摘要：本文描述了一種基于TTE網(wǎng)絡(luò)的分布式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可以高速完成各種總線(xiàn)信號(hào)（RS422、1553B、CAN、ARINC429等）及數(shù)字量等信號(hào)采集。系統(tǒng)具有高速采集、連線(xiàn)簡(jiǎn)單、同步精度高等特點(diǎn)，具備較高的實(shí)用價(jià)值。數(shù)據(jù)采集在測(cè)控系統(tǒng)中具有很重要地位，可以為系統(tǒng)提供全方位的狀態(tài)數(shù)據(jù)，協(xié)助分析系統(tǒng)的健康狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，降低武器系統(tǒng)在使用過(guò)程中發(fā)生故障的概率。

關(guān)鍵詞：TTE網(wǎng)絡(luò) 分布式 數(shù)據(jù)采集

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

1 引言

目前，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般使用集中采集方式，被測(cè)系統(tǒng)通過(guò)電纜連接到數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用商用總線(xiàn)（VME、CPCI）等通用總線(xiàn)設(shè)計(jì)。雖然這種設(shè)計(jì)方便，但是這種系統(tǒng)存在較大的缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是系統(tǒng)同步性差，采集到的數(shù)據(jù)往往是不同時(shí)刻值的數(shù)據(jù)，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估在同一個(gè)時(shí)間剖面內(nèi)被測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)；二是系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不高；三是系統(tǒng)布線(xiàn)復(fù)雜，可擴(kuò)展性差。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種基于TTE網(wǎng)絡(luò)的分布式智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。解決了傳統(tǒng)以太網(wǎng)以事件為觸發(fā)機(jī)制而存在的不確定性，繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有高實(shí)時(shí)性、確定性、高可靠性等特點(diǎn)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

分布式智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采由一個(gè)主采集節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)智能子節(jié)點(diǎn)組成，其組織原理如圖1所示。其中主采集節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸、時(shí)鐘同步、系統(tǒng)管理等；智能子節(jié)點(diǎn)可以自主的完成規(guī)定的數(shù)據(jù)采集動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存，時(shí)間同步及采集數(shù)據(jù)上傳等功能。

分布式智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用主采集節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一授時(shí)，各個(gè)子節(jié)點(diǎn)在此授時(shí)的同步下完成數(shù)據(jù)采集動(dòng)作，經(jīng)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)的同步誤差小于1us。該系統(tǒng)可以為數(shù)據(jù)分析提供更加平滑的時(shí)間剖面，為分析被測(cè)系統(tǒng)在同一時(shí)刻下各個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)提供強(qiáng)有力的支撐。

2.2 主采集節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)

主采集節(jié)點(diǎn)由主控單元、存儲(chǔ)單元及TTE接口協(xié)議單元組成。主控單元是系統(tǒng)的控制核心，對(duì)外接收數(shù)據(jù)采集方式配置并上傳系統(tǒng)工作狀態(tài)，對(duì)內(nèi)控制采集系統(tǒng)的工作；存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，用于事后分析和處理。

主控單元接收上位機(jī)配置信息和控制指令，上傳系統(tǒng)工作狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)。主控單元由ARM處理器、FPGA、電源系統(tǒng)等組成。ARM處理器完成主控單元事務(wù)處理工作。FPGA是控制的核心，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)間同步、數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)等核心功能均由FPGA實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)單元選用美光公司的NANDFLASH器件，設(shè)計(jì)容量可達(dá)64GB到512GB。

2.3 智能子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)

子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)具體的數(shù)據(jù)采集功能，周期的完成規(guī)定采集動(dòng)作，并將采集數(shù)據(jù)通過(guò)光接口上傳到主采集節(jié)點(diǎn)。從功能上分為T(mén)TE接口協(xié)議單元和功能單元兩個(gè)部分。TTE接口協(xié)議單元實(shí)現(xiàn)同主采集節(jié)點(diǎn)的通訊，完成數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息的上傳和指令信息的接收；功能單元完成具體的數(shù)據(jù)采集，按類(lèi)型可以分為總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集、AD、開(kāi)關(guān)量等。

3 結(jié)語(yǔ)

本文描述了一種分布式智能采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)性好、同步精度高等特點(diǎn)，經(jīng)使用驗(yàn)證，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠性高，可以應(yīng)用于對(duì)數(shù)據(jù)采集要求較高的場(chǎng)合。

參考文獻(xiàn)

[1]劉帥，張喜民，何翔，劉作龍.基于TTE網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng)分區(qū)同步方法.《航空計(jì)算技術(shù)》2014年01期.

[2] 賈琪明，李峭，熊華鋼.TTE網(wǎng)絡(luò)混合關(guān)鍵性通信的仿真與性能分析.《電光與控制》22卷9期.