基于TTE網(wǎng)絡(luò)的分布式智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

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，該系統(tǒng)可以高速完成各種總線信號（RS422、1553B、CAN、ARINC429等）及數(shù)字量等信號采集。系統(tǒng)具有高速采集、連線簡單、同步精度高等特點，具備較高的實用價值。數(shù)據(jù)采集在測控系統(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)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，降低武器系統(tǒng)在使用過程中發(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

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，被測系統(tǒng)通過電纜連接到數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用商用總線（VME、CPCI）等通用總線設(shè)計。雖然這種設(shè)計方便，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)往往是不同時刻值的數(shù)據(jù)，無法準(zhǔn)確評估在同一個時間剖面內(nèi)被測系統(tǒng)的工作狀態(tài)；二是系統(tǒng)實時性不高；三是系統(tǒng)布線復(fù)雜，可擴展性差。

針對上述問題，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)機制而存在的不確定性，繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的優(yōu)點，同時還具有高實時性、確定性、高可靠性等特點。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

分布式智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采由一個主采集節(jié)點和若干個智能子節(jié)點組成，其組織原理如圖1所示。其中主采集節(jié)點是系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)據(jù)存儲與傳輸、時鐘同步、系統(tǒng)管理等；智能子節(jié)點可以自主的完成規(guī)定的數(shù)據(jù)采集動作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存，時間同步及采集數(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)點統(tǒng)一授時，各個子節(jié)點在此授時的同步下完成數(shù)據(jù)采集動作，經(jīng)理論分析和試驗驗證，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間剖面，為分析被測系統(tǒng)在同一時刻下各個節(jié)點的狀態(tài)提供強有力的支撐。

2.2 主采集節(jié)點實現(xiàn)

主采集節(jié)點由主控單元、存儲單元及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)，對內(nèi)控制采集系統(tǒng)的工作；存儲單元用于存儲采集到的數(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)的時間同步、數(shù)據(jù)接收、存儲等核心功能均由FPGA實現(xiàn)。存儲單元選用美光公司的NANDFLASH器件，設(shè)計容量可達64GB到512GB。

2.3 智能子節(jié)點實現(xiàn)

子節(jié)點實現(xiàn)具體的數(shù)據(jù)采集功能，周期的完成規(guī)定采集動作，并將采集數(shù)據(jù)通過光接口上傳到主采集節(jié)點。從功能上分為TTE接口協(xié)議單元和功能單元兩個部分。TTE接口協(xié)議單元實現(xiàn)同主采集節(jié)點的通訊，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，按類型可以分為總線數(shù)據(jù)采集、AD、開關(guān)量等。

3 結(jié)語

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

參考文獻

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[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.