一种基于DMA的数据采样系统及采样方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于DMA的数据采样系统及采样方法，采样系统中，定时器单元以设定的时间间隔向各ADC多通道采样单元发送采样触发信号，各ADC在采样完成后向DMA控制单元发送DMA请求信号；DMA控制单元若接收到任一DMA请求信号，则依次对各ADC的所有通道所采样的数据进行采集，并传输到存储单元中；对于所有ADC，当采样点数量均达到指定的第一采样点数量，则触发CPU中断，当采样点数量均达到指定的第二采样点数量，则向CPU单元发送迭代结束信号；CPU单元在中断触发时确定一组新的用于单次保护计算的采样数据，在接收到迭代结束信号后，对后续数据存储的地址进行配置更新；还基于单组用于保护计算的采样数据进行保护计算。本发明专利技术能够用于DTU、FTU等设备实现多通道同步的高速数据采样，数据采集效率及可靠性均可得到提升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DMA的数据采样系统及采样方法


[0001]本专利技术涉及配电网终端设备
，特别是一种基于DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）的数据采样系统及采样方法，能够用于DTU、FTU等设备实现高速采样。

技术介绍

[0002]智能配电网是智能电网的关键环节之一，而自动化监控终端设备则是智能配电网的重要组成部分。馈线终端设备（FTU）、开闭所终端设备（DTU）负责采样及传输关键的电力系统参数，采样精度越高、采样点越多，也就意味着设备的性能和可靠度越高，提高这些终端设备的性能、可靠性及智能化水平是配电网智能化中亟需解决的问题。
[0003]现有的DTU、FTU应用ADC进行采样，必须要占用终端设备系统CPU的IO口作为中断口，但随着采样率的提高，CPU 的中断次数越来越高，CPU的负荷率也会迅速提升，有实验表明，在ADC芯片数量多、采样时间过短的时候，终端设备CPU就会出现因高占用而性能下降的现象。具体表现为CPU处理其他任务包括处理中断任务的能力减弱，这既不利于进一步提高设备性能，也不利于CPU拓展设备的其他智能化功能。配电终端的智能化和高性能化必须要有高效、低占用、更高速的采样系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于DMA的数据采样系统及采样方法，能够用于DTU、FTU等设备实现多通道同步的高速数据采样。本专利技术采用的技术方案如下。
[0005]一方面，本专利技术提供一种基于DMA的数据采样系统，包括DMA控制单元、存储单元、CPU单元、定时器单元以及多个ADC多通道采样单元；定时器单元被配置为以设定的时间间隔向各ADC多通道采样单元发送采样触发信号，所述各ADC多通道采样单元响应于接收到采样触发信号则进行数据采样，并在采样完成后向DMA控制单元发送DMA请求信号；所述DMA控制单元被配置为，若接收到任一DMA请求信号，则按照预设的源数据地址与目标地址的对应关系，依次对各ADC所采样的数据进行采集，并传输到存储单元中相应的目标地址；在对单个ADC所采样的数据进行采集时，依次对ADC各通道数据进行采集，得到单个ADC在单个采样点上的所有通道采样数据；所述DMA控制单元还被配置为，对于所有ADC，当采集得到采样点数量均达到指定的第一采样点数量，则向CPU单元发送中断触发信号，当采集得到的采样点数量均达到指定的第二采样点数量，则向CPU单元发送迭代结束信号；所述CPU单元被配置为：响应于接收到所述中断触发信号，确定一组新的用于单次保护计算的采样数据；响应于接收到所述迭代结束信号，对所述源数据地址与目标地址的对应关系进行配置更新；以及，基于单组用于保护计算的采样数据进行保护计算。
[0006]可选的，所述DMA控制单元在对于所有ADC进行同一采样点的数据采集时，当每个
ADC的所有通道数据采集完毕，则记录当前最新采集结束的ADC所对应的采样点数加1，然后进行下一ADC所有通道数据的采集，直至同一采样点上所有ADC均采集完毕后，判断所有ADC对应的采样点数是否均达到指定的第一采样点数量或者第二采样点数量。
[0007]可选的，所述DMA控制单元在对于所有ADC进行同一采样点的数据采集时，当每个ADC的所有通道数据采集完毕，则进行下一ADC所有通道数据的采集，直至同一采样点上所有ADC均采集完毕后，记录采样点数加1，然后判断更新后的采样点数是否达到指定的第一采样点数量或者第二采样点数量。
[0008]以上两种实施方式均能够保障在中断触发前或者迭代结束前，对所有ADC的采集均达到了相同的指定采样点数，确保数据的可靠性。
[0009]可选的，所述定时器单元各ADC多通道采样单元发送的采样触发信号为上升沿信号，所述ADC多通道采样单元向DMA控制单元发送的DMA请求信号为下降沿信号。
[0010]可选的，所述CPU单元响应于接收到所述中断触发信号，在中断中执行的操作包括：清中断标志位，更新预设的保护计算数据组的计数加1，以标记和定位最新采集到的第一设定采样点数量的采样数据组。
[0011]可选的，所述CPU单元在DMA控制单元进行数据采集传输的过程中，同步利用已标记定位的采样数据组执行保护计算操作。也即，CPU不在终端中做任何保护计算，可缩短中断时间，保障CPU其它功能尽可能正常运行。
[0012]可选的，在任意采样点，若DMA控制单元在指定时间内未能采集到某个ADC的采样数据，则对下一ADC进行数据采集；否则，DMA控制单元在对单个ADC采集到的指定长度的数据后，进行对下一ADC的数据采集操作。如，对于8通道ADC的情形，若每个通道可采集到2字节的数据，则对于单个ADC，当传输完16个字节的数据后，DMA控制单元触发通道转换，进入下一ADC的数据采集。
[0013]可选的，所述DMA控制单元、存储单元、CPU单元与定时器单元集成为采样处理器，或者采用型号RT1064的微处理器芯片。
[0014]可选的，所述ADC多通道采样单元的数量为5个，分别包括8个采样通道；ADC多通道采样单元采用AD7606芯片。该芯片采样通道有8个，最大采样频率支持200Ksps，输入范围正负5V或者正负10V。
[0015]ADC多通道采样单元还可以选用AD7616以实现采样通道自由选择配置，满足不同的工况、用户需要。
[0016]可选的，所述设定的时间间隔为125us，所述第一采样点数量为80，所述第二采样点数量为240。采样间隔为125us对应的一周波采样点数为160个，当采集运输的所有ADC采样数据达到240个点位，即完成了一个半周波的采样数据存储，此时CPU单元对目标地址进行重置，数据不再继续保存，下面的ADC数据将对前面一个半周波的数据进行覆盖，避免占用太多CPU内部存储空间。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种基于DMA的数据采样方法，由采样处理器执行，以对多个ADC 多通道采样单元进行数据采集传输；方法包括：以设定的时间间隔向各ADC多通道采样单元发送采样触发信号，所述各ADC多通道采样单元响应于接收到采样触发信号则进行数据采样；接收所述ADC多通道采样单元在采样完成后发出的DMA请求信号，若接收到任一
DMA请求信号，则按照预设的源数据地址与目标地址的对应关系，依次对各ADC所采样的数据进行采集，并传输到内存中相应的目标地址；在对单个ADC所采样的数据进行采集时，依次对ADC各通道数据进行采集，得到单个ADC在单个采样点上的所有通道采样数据；对于所有ADC，当采集得到采样点数量均达到指定的第一采样点数量，则触发中断，确定一组新的用于单次保护计算的采样数据；当采集得到的采样点数量均达到指定的第二采样点数量，则对所述源数据地址与目标地址的对应关系进行配置更新；在对各ADC多通道采样单元进行数据采集传输的过程中，同步基于单组用于保护计算的采样数据进行保护计算。
[0018]有益效果本专利技术基于DMA的数据采样系统，通过将对单个ADC芯片中多通道的循环采样，与对多个ADC芯片的循环采样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DMA的数据采样系统，其特征是，包括DMA控制单元、存储单元、CPU单元、定时器单元以及多个ADC多通道采样单元；定时器单元被配置为以设定的时间间隔向各ADC多通道采样单元发送采样触发信号，所述各ADC多通道采样单元响应于接收到采样触发信号则进行数据采样，并在采样完成后向DMA控制单元发送DMA请求信号；所述DMA控制单元被配置为，若接收到任一DMA请求信号，则按照预设的源数据地址与目标地址的对应关系，依次对各ADC所采样的数据进行采集，并传输到存储单元中相应的目标地址；在对单个ADC所采样的数据进行采集时，依次对ADC各通道数据进行采集，得到单个ADC在单个采样点上的所有通道采样数据；所述DMA控制单元还被配置为，对于所有ADC，当采集得到采样点数量均达到指定的第一采样点数量，则向CPU单元发送中断触发信号，当采集得到的采样点数量均达到指定的第二采样点数量，则向CPU单元发送迭代结束信号；所述CPU单元被配置为：响应于接收到所述中断触发信号，确定一组新的用于单次保护计算的采样数据；响应于接收到所述迭代结束信号，对所述源数据地址与目标地址的对应关系进行配置更新；以及，基于单组用于保护计算的采样数据进行保护计算。2.根据权利要求1所述的基于DMA的数据采样系统，其特征是，所述DMA控制单元在对于所有ADC进行同一采样点的数据采集时，当每个ADC的所有通道数据采集完毕，则记录当前最新采集结束的ADC所对应的采样点数加1，然后进行下一ADC所有通道数据的采集，直至同一采样点上所有ADC均采集完毕后，判断所有ADC对应的采样点数是否均达到指定的第一采样点数量或者第二采样点数量。3.根据权利要求1所述的基于DMA的数据采样系统，其特征是，所述DMA控制单元在对于所有ADC进行同一采样点的数据采集时，当每个ADC的所有通道数据采集完毕，则进行下一ADC所有通道数据的采集，直至同一采样点上所有ADC均采集完毕后，记录采样点数加1，然后判断更新后的采样点数是否达到指定的第一采样点数量或者第二采样点数量。4.根据权利要求1所述的基于DMA的数据采样系统，其特征是，所述定时器单元各ADC多通道采样单元发送的采样触发信号为上升沿信号，所述ADC多通道采样单元向DMA控制单元发送的DMA请求信号为下降沿信号。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云国，王一琛，张华，戴翔，杨在然，夏文杰，陈康超，李明，
申请(专利权)人：南京国电南自电网自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：