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专利号: 202010748971X
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.信号采集系统故障部位检测方法,其特征在于,包括信号采集处理系统、模数转换电路AD、可编程逻辑门阵列FPGA、若干存储处理子系统、上位机、USB接口芯片,存储处理子系统由开关芯片、数字信号处理芯片DSP和静态随机存取存储器SRAM组成,具体步骤如下:

(1)上位机向USB接口芯片发送采集指令:

上位机将USB接口芯片的使能控制端CS和读写控制端R/W分别置为有效状态和写状态,通过USB总线,上位机发送采集指令至USB芯片,(2)USB接口芯片传送采集指令给数字信号处理芯片DSP:

数字信号处理芯片USB得到上位机发出的采集指令后,将DSP的使能控制端CS和读写控制端R/W分别置为有效状态和写状态,通过SPI总线,接口芯片USB将采集指令写入DSP,(3)DSP芯片传送采集指令给FPGA:DSP得到USB芯片发出的信号采集指令后,将FPGA使能控制端CS和读写控制端R/W分别置为有效状态和写状态,通过通用异步传输总线UART,DSP将该指令写入FPGA;(4)FPGA控制AD芯片采集数据:

FPGA将AD芯片的使能控制端CS和读/写控制端R/W分别置为有效状态和写状态,初始时刻,数据就绪指示端DRDY为无效状态,完成该端口配置后,通过十六路双向并口数据线D[0:

15],FPGA将控制信号写入AD芯片,控制AD芯片开始采样,

(5)AD芯片采集数据:

AD芯片得到采集指令后,负责信号的采集、量化、编码,当AD芯片完成一次数据转换后,DRDY引脚被置为有效状态,并持续一个周期,以通知FPGA数据已就绪,等待读取,(6)FPGA从AD芯片读取数据:当FPGA的DRDY引脚被置为有效状态后,FPGA将AD芯片使能端CS和读/写控制端R/W分别置为有效状态和读状态,此时,AD芯片将采集到的数据通过十六路双向并口数据线D[0:15]将数据写入FPGA内部寄存器,(7)重复步骤(4)-(6),依次采集若干组数据,

(8)判断AD芯片功能是否正常:

FPGA比较这若干组数据的二进制码最后两位是否完全相同,若是,说明该系统的AD芯片出现故障,转至步骤(9),否则,说明AD芯片功能正常,转至步骤(12),(9)FPGA发送AD芯片故障码给DSP,(10)DSP得到该故障码后,不再对这组数据做数字信号处理,同时,通过USB芯片,DSP将该错误码传至上位机,(11)上位机得到该故障码后显示该故障信息,并将AD芯片的RESET端置为有效状态,以重启AD芯片,(12)FPGA将这组数据写入存储芯片SRAM中,

(13)判断FPGA功能是否正常:

DSP从SRAM中读取步骤(12)存入的该组数据,并比较这些数据二进制码最后两位是否完全相同,若是,说明该系统的FPGA出现故障,转至步骤(14),否则,说明FPGA功能正常,转至步骤(16),(14)DSP不再对这若干数据做数字信号处理;同时,DSP发送FPGA故障码至上位机,(15)上位机得到该故障码后显示该错误信息,并重启FPGA芯片,(16)DSP对这若干组数据做数字信号处理,并将处理后的数据通过USB芯片发送给上位机,(17)判断DSP功能是否正常:

上位机比较从DSP传来的这组数据的二进制码的最后两位是否完全相同,若是,则可判断该系统的DSP芯片出现故障,转至步骤(18);否则,DSP功能正常,转至步骤(19),(18)上位机发出DSP错误码提示,并重启DSP芯片,(19)上位机发出该检测系统功能正常显示信息。

2.根据权利要求1所述信号采集系统故障部位检测方法,其特征在于,信号采集处理系统,待测信号经单端转差分电路、模数转换电路AD与可编程逻辑门阵列FPGA的输入端连接,模数转换电路AD采用24位,可编程逻辑门阵列的输出与存储处理子系统连接,存储处理子系统由开关芯片、数字信号处理芯片DSP和静态随机存取存储器SRAM组成,待测信号经过单端转差分电路转换为差分信号,模数转换电路AD将差分信号转换为数字信号后再传给可编程逻辑门阵列FPGA,当存储处理子系统的开关芯片上的控制线引脚电位拉低时,FPGA向存储处理子系统的静态随机存取存储器SRAM传送数据,控制线引脚电位拉高时,数字信号处理芯片DSP从静态随机存取存储器SRAM中读取数据并处理,与可编程逻辑门阵列FPGA有16位的数据线以及RESET,SYNC,CS,RD/WR,DRDY,MCLK控制线连接,MCLK为AD提供时钟信号,RESET引脚的下降沿使内部数字电路复位,SYNC使内部滤波器复位,每次有新的转换数据时,DRDY会产生一个低电平有效脉冲,片选引脚CS与RD/WR配合使用,当CS低电平,RD/WR低电平时,发生读操作;CS低电平,RD/WR高电平时,发生写操作,可编程逻辑门阵列 FPGA与每一个存储处理子系统中的开关芯片通过5根线相连,包括串行外设接口SP和一根控制线,串行外设接口SP的CLK,CS,SDI,SDO,CS产生设备使能信号,CLK提供时钟脉冲,SDI,SDO则基于此脉冲完成数据传输,以及一根控制线,开关芯片与其存储处理子系统内的SRAM通过SPI接口线相连,DSP与FPGA通过通用异步收发传输器UART传送指令,DSP与其内部存储处理子系统的开关芯片通过SPI接口线连接,与存储处理子系统外部的通用串行芯片USB通过SPI接口线连接,USB芯片与上位机通过通用串行总线USB总线连接,判断采集到的数据最后若干位是否完全相同,则可检测出该系统故障部位。