基于ARM‑FPGA的采样控制时序系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于ARM‑FPGA的采样控制时序系统及方法，ARM控制板发出片选信号选中ARM‑FPGA采样板进行频率信号采样，选中的ARM‑FPGA采样板读取并上传每个CLK‑100us时钟周期频率信号脉冲数，并在每个ARM‑CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM‑FPGA采样板上的数据；以及，ARM控制板发出片选信号选中ARM‑FPGA采样板进行直流信号采样，选中的ARM‑FPGA采样板读取并上传每个CLK‑20ms时钟周期直流信号脉冲数，并在每个ARM‑CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM‑FPGA采样板上的数据。采用本发明专利技术可以大大提高并行数据采集传输速度和容量。

The sampling timing control system and method based on FPGA ARM

The present invention provides a sampling timing control system and method of ARM based on FPGA, ARM control board issued ARM selected chip select signal FPGA frequency signal sampling sampling board, selected ARM FPGA sampling board read and upload each CLK 100US clock cycle frequency signal pulses, and in each ARM CLK clock rising when the ARM control board ARM read FPGA sampling board and ARM control board, data; a ARM FPGA chip select signal selected DC signal sampling sampling board, selected ARM FPGA sampling board read and upload each CLK 20ms clock cycle DC signal pulses, and in each ARM CLK clock rising when the ARM control board FPGA sampling board read ARM data. The adoption of the invention can greatly improve the speed and capacity of the parallel data acquisition and transmission.

【技术实现步骤摘要】
基于ARM-FPGA的采样控制时序系统及方法
本专利技术涉及数据采集保护控制
，具体地，涉及一种基于ARM-FPGA的大规模并行数据采样控制时序系统及方法。
技术介绍
在能源互联网技术迅猛发展的时代背景下，大规模的数据采样控制技术显得尤为关键。在大规模并行数据采样控制过程出现故障时及时、准确的做出保护动作，保障采集数据完好无损的传输完毕以及故障信息及时上报，是大规模数据采样控技术的保障。常用的基于ARM的数据采样系统具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特点，同时它支持16/32位双指令集，灵活性较高；而FPGA具有多路信号并行处理能力，此外还有速度快、灵活性高、设计周期短的特点。结合ARM与FPGA技术的大规模并行数据采样技术是目前应用较为广泛的方案之一，因此设计一种基于ARM-FPGA的大规模并行数据采样控制时序，使其控制采样安全可靠性较高，是目前市场的迫切技术需求。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于ARM-FPGA的采样控制时序系统及方法。根据本专利技术提供的一种基于ARM-FPGA的采样控制时序系统，包括：系统采样压频转换部分：通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号传输至ARM-FPGA采样板；链节采样压频转换部分：包括A、B、C三相，每相均包括链式结构，每条链式结构包括1块链节采样压频转换板，每块链节采样压频转换板输出1路直流信号；ARM控制系统：包括ARM控制板、ARM-FPGA采样板和直流采样板，所述ARM控制板与所述ARM-FPGA采样板通信连接，所述直流信号通过所述直流采样板输入所述ARM-FPGA采样板；ARM-FPGA控制时序模块：ARM控制板发出片选信号选中ARM-FPGA采样板进行频率信号采样，选中的ARM-FPGA采样板读取并上传每个CLK-100us时钟周期频率信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据；以及，ARM控制板发出片选信号选中ARM-FPGA采样板进行直流信号采样，选中的ARM-FPGA采样板读取并上传每个CLK-20ms时钟周期直流信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据。优选的，所述交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号。优选的，所述链节采样压频转换部分每相包括12条链式结构，所述链节采样压频转换部分最多输出36路直流信号。优选的，所述频率信号以光纤传输并通过系统采样板进行光电转换再提供至所述ARM-FPGA采样板。根据本专利技术一种基于ARM-FPGA的采样控制时序方法，提供如权利要求1所述的基于ARM-FPGA的采样保护控制系统，包括步骤：步骤1、当ARM控制板发出频率信号传输的片选信号时，选中ARM-FPGA采样板并进行频率信号的数据传输；步骤2、FPGA读取并上传每个CLK-100us时钟周期频率信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据；步骤3、ARM控制板取消频率信号传输的片选信号；步骤4、当ARM控制器发出直流信号采样的片选信号时，选中采样FPGA并进行直流信号的数据传输；步骤5、ARM-FPGA采样板读取并上传每个CLK-20ms时钟周期直流信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据；步骤6、ARM控制器取消直流信号传输的片选信号；步骤7、采样结束。优选的，所述交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号。优选的，所述链节采样压频转换部分每相包括12条链式结构，所述链节采样压频转换部分最多输出36路直流信号。优选的，所述频率信号以光纤传输并通过系统采样板进行光电转换再提供至所述ARM-FPGA采样板。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：采用本专利技术可以大大提高并行数据采集传输速度和容量，使大规模并行数据采样控制技术在传输速度、容量和安全性方面有很大提升。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的系统采样压频转换的流程图；图2为本专利技术的链节采样压频转换部分的流程图；图3为本专利技术的ARM控制系统原理图；图4为本专利技术的ARM-FPGA采样控制时序图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供的一种基于ARM-FPGA的采样控制时序系统，包括：系统采样压频转换部分：通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号传输至ARM-FPGA采样板，交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号；链节采样压频转换部分：包括A、B、C三相，每相包括12条链式结构，每条链式结构包括1块链节采样压频转换板，每块链节采样压频转换板输出1路直流信号，最多输出36路直流信号；ARM控制系统：包括ARM控制板、ARM-FPGA采样板、直流采样板以及系统采样板，ARM控制板与ARM-FPGA采样板通信连接，直流信号通过直流采样板输入ARM-FPGA采样板，所述系统采样板获取所述三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路以光纤传输的频率信号，将其进行光电转换并提供至所述ARM-FPGA采样板；ARM-FPGA控制时序模块：ARM控制板发出片选信号选中ARM-FPGA采样板进行频率信号采样，选中的ARM-FPGA采样板读取并上传每个CLK-100us时钟周期频率信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据；以及，ARM控制板发出片选信号选中ARM-FPGA采样板进行直流信号采样，选中的ARM-FPGA采样板读取并上传每个CLK-20ms时钟周期直流信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据。ARM控制板批量读取2036个数据仅需要13.57us，平均每个数据采集读取时间仅为6.67ns，数据采集速度非常快，同时ARM-FPGA采样板可完成三相电压电流、三相负载电流、三相输出电流、参考电压以及36路直流信号大规模并行传输到ARM控制板，由此构成的大规模并行数据采样控制时序可以大大提高并行数据采集传输速度和容量。图1为本专利技术的系统采样压频转换流程图。如图1所示，通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号。电压频率转换器通过采集三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压信号共10路交流信号，进行判断后输出频率信号分别发送给ARM-FPGA采样板采样。图2为本专利技术的链节采样压频转换部分的流程图。如图2所示，链节采样压频转换部分每相由12条链式结构构成，每条链式结构有1块链节采样压频转换板，共A、B、C三相。链节采样压频转换板共36块。每块链节采样压频转换板位于链节的内部，各输出1路直流信号。36块链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM‑FPGA的采样控制时序系统，其特征在于，包括：系统采样压频转换部分：通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号传输至ARM‑FPGA采样板；链节采样压频转换部分：包括A、B、C三相，每相均包括链式结构，每条链式结构包括1块链节采样压频转换板，每块链节采样压频转换板输出1路直流信号；ARM控制系统：包括ARM控制板、ARM‑FPGA采样板和直流采样板，所述ARM控制板与所述ARM‑FPGA采样板通信连接，所述直流信号通过所述直流采样板输入所述ARM‑FPGA采样板；ARM‑FPGA控制时序模块：ARM控制板发出片选信号选中ARM‑FPGA采样板进行频率信号采样，选中的ARM‑FPGA采样板读取并上传每个CLK‑100us时钟周期频率信号脉冲数，并在每个ARM‑CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM‑FPGA采样板上的数据；以及，ARM控制板发出片选信号选中ARM‑FPGA采样板进行直流信号采样，选中的ARM‑FPGA采样板读取并上传每个CLK‑20ms时钟周期直流信号脉冲数，并在每个ARM‑CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM‑FPGA采样板上的数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM-FPGA的采样控制时序系统，其特征在于，包括：系统采样压频转换部分：通过电压频率转换器将输入的交流信号转换成频率信号传输至ARM-FPGA采样板；链节采样压频转换部分：包括A、B、C三相，每相均包括链式结构，每条链式结构包括1块链节采样压频转换板，每块链节采样压频转换板输出1路直流信号；ARM控制系统：包括ARM控制板、ARM-FPGA采样板和直流采样板，所述ARM控制板与所述ARM-FPGA采样板通信连接，所述直流信号通过所述直流采样板输入所述ARM-FPGA采样板；ARM-FPGA控制时序模块：ARM控制板发出片选信号选中ARM-FPGA采样板进行频率信号采样，选中的ARM-FPGA采样板读取并上传每个CLK-100us时钟周期频率信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据；以及，ARM控制板发出片选信号选中ARM-FPGA采样板进行直流信号采样，选中的ARM-FPGA采样板读取并上传每个CLK-20ms时钟周期直流信号脉冲数，并在每个ARM-CLK时钟上升沿时，ARM控制板读取ARM-FPGA采样板上的数据。2.根据权利要求1所述的基于ARM-FPGA的采样控制时序系统，其特征在于，所述交流信号包括三相系统电压、三相负载电流、三相输出电流和参考电压，共10路交流信号。3.根据权利要求1所述的基于ARM-FPGA的采样保护控制系统，其特征在于，所述链节采样压频转换部分每相包括12条链式结构，所述链节采样压频转换部分最多输出36路直流信号。4.根据权利要求2所述的基于ARM-FPGA的...

【专利技术属性】
技术研发人员：解大，辛苗苗，李敏，吴汪平，宋元锋，徐林青，
申请(专利权)人：山东锦华电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37