数据采集装置、数据采集系统及方法
数据采集装置、数据采集系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据采集领域，更具体地，涉及数据采集装置、数据采集系统及方法。
【背景技术】
[0002]X射线检测的工业自动化借助机器视觉的工业相机拍摄目标物体后传输至上位机，计算机根据设定的专用图像处理程序来提取图片的特征信息后作出相应的判断，进而控制输出模块做出相应的动作。检测用的工业相机就是一个信号采集装置，在X射线无损检测中采用此类装置可借助探测器完成肉眼不可视领域的检测任务，具有高分辨率和较快的采集速度;对批量测试有统一的测试标准，便于标准化管理，提供产品质量和可靠性；同时区分合格品和含有缺陷的产品，应用于那些不适合人工作业的高危工作环境和人工视觉难以满足的场合，如工业检测领域、农产品分选和食品检测领域、伺服系统和医疗应用等领域。
[0003]X射线数据采集系统的工作原理为探测器将X射线转化为微弱的电流信号，再通过积分器变成电压信号，然后用模拟数字转换器(ADC)对该电压信号进行数字化，得到被测信号的原始数值。将同一时刻采到的所有数值以灰度图的形式在主机上显示出来为1列，随着被测物体的运动，在主机上就会形成一个连续的图像，并且反映出被测物体的材料、形状等
?目息。
[0004]对于线性探测器，一般长度为几厘米到几米，像素为2.5mm/1.6mm/0.8mm/0.4mm/
0.2mm/0.lmm/0.05mm，随着像素的减小，像素点成倍增加，模拟数字转换器(ADC)的精度为12位或16位，采样率几百赫兹到几千赫兹不等，最高数据量可达几百Mbps，甚至上Gbps。其中，采样率定义为每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数为采样周期或者采样时间，它是采样之间的时间间隔。当探测规模较大、采样率较高时，采集的数据在传输的过程中会出现实时性差和可靠性差的问题，以及很难判断系统中出现故障的部分。
[0005]现有的X射线数据采集系统包括数字板110、模拟板120和主机130，其中，模拟板120包括N个模拟板121-12n，其中，数字板110和N个模拟板121-12n之间可以采用集中式模拟总线或者并行模拟总线传输信号。
[0006]如图1所示，该数据采集系统采用集中式模拟总线，模拟数字转换器(ADC)位于数字板110上，数字板110和N个模拟板121 -12n之间的数据总线为共享的模拟总线，对模拟板的数量没有限制。虽然减少了模拟数字转换器(ADC)的数量，成本低，但是模拟总线容易受到外界干扰，模拟板分时输出数据，图像会有一定的倾斜，系统规模受限于模拟总线带宽，故障诊断困难。
[0007]如图2所示，该数据采集系统采用并行模拟总线，其中，每个模拟板对应一个模拟数字转换器(ADC)，即N个模拟板121-12n对应N个模拟数字转换器(ADC)(lll-lln)，且均位于数字板110上，每个模拟板的输出都是独立的模拟总线。虽然可以支持更高的采样率，但是模拟总线容易送到外界干扰，接插件尺寸太大，故障定位困难。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明提供一种数据采集装置、数据采集系统及数据采集方法。
[0009]根据本发明的一方面，提供一种数据采集装置，用于根据接收到的指令采集数据，包括:N个模拟板，所述N个模拟板依次串联连接，N为大于等于1的自然数，用于采集数据;数字板，与所述N个模拟板中第1个模拟板连接，用于将接收到的指令转发给所述N个模拟板，并将所述N个模拟板根据指令采集到的数据上传;其中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。
[0010]优选地，所述数字板还与所述N个模拟板中第N个模拟板连接，所述N个模拟板中第N个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至上一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集的数据，并依次转发至下一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。
[0011]优选地，所述数字板包括第一处理器、第一通信模块和第二通信模块，其中，所述第一处理器用于接收通过第一通讯模块传输至所述数字板的指令，并将其转换成指令包，其中，所述指令包可通过第二通信模块发送。
[0012]优选地，所述第一通信模块为SFP或以太网模块。
[0013]优选地，第二通信模块为串行接口模块，包括第一串行接口或者第二串行接口，所述第一或第二串行接口可实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率。
[0014]优选地，所述N个模拟板中的每个模拟板均包括:探测器、积分器、模拟数字转换器、第二处理器、第三串行接口和第四串行接口，所述探测器被X射线照射转换成载有数据的电流信号，所述积分器将电流信号转换成电压信号，模拟数字转换器将电压信号转换成载有数据的数字信号，第二处理器接收载有数据的数字信号，并通过第三串行接口和第四串行接口传输载有数据的数字信号，每个模拟板的第四串行接口分别与下一级的第三串行接口连接。
[0015]优选地，所述第一处理器和第二处理器均为带有高速串行收发器的FPGA。
[0016]优选地，所述数字板的第一串行接口与所述N个模拟板中的第1个模拟板的第三串行接口连接，所述数字板的第二串行接口与所述N个模拟板中的第N个模拟板的第四串行接口连接。
[0017]根据本发明的另一方面，提供一种数据采集系统，包括主机和上述所述的数据采集装置，其中，所述主机与所述数据采集装置的数字板的第一通信模块连接，用于向所述数据采集装置发送指令;所述数据采集装置用于接收所述指令，并将根据所述指令采集的数据发送至所述主机;其中，所述主机还用于接收所述数据。
[0018]优选地，所述数据采集装置的数字板用于通过第一通信模块接收所述主机发送的指令，并将其转换成指令数据包后通过第二通信模块发送至所述模拟板。
[0019]优选地，所述数据采集装置的数字板还用于通过第二通信模块接收所述模拟板采集的数据，并将其转换成应答数据后通过第一通信模块上传至所述主机。
[0020]根据本发明的第三方面，提供一种数据采集方法，包括:数据采集装置的数字板接收主机发送的指令;所述数字板将所述指令转发给数据采集装置的N个模拟板;所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述指令并依次转发至下一级模拟板;所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板;所述数字板接收所述数据并上传至主机。
[0021 ]优选地，所述方法还包括:所述N个模拟板中的第N个模拟板接收所述指令并依次转发至上一级模拟板;所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发下一级模拟板，经由至所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。
[0022]优选地，所述方法还包括:数字板判断接收到的指令是否发给数字板，若所述指令是发给数字板，则所述数字板执行指令;若所述指令不是发给数字板，则所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板。
[0023]优选地，所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板包括:数字板的第一通讯模块接收所述指令;数字板的第一处理器解析所述指令，并将其转换成指令包;数字板的第二通讯模块将所述指令包转发至所述N个模拟板。
[0024]优选地，所述方法还包括:所述N个模拟板判断接收到的是否为上行数据，当所述N个模拟板判断接收到的为上行数据时，将所述数据逐级转发，经由所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板转发至所述数字板。
[0025]优选地，所述数字板接收所述数据并上传至主机包括:所述数字板的第二通讯模块接收所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板发送的数据;所述数字板的第一处理器将所述数据转换成数据包;所述数字板的第一通讯模块将所述数据包上传至主机。
[0026]本发明提供的数据采集装置、系统及方法，数据传输带宽高，实时数据传输能力强，满足了 X射线数据采集系统的大型化、高分辨率、连续采集需求;随着系统规模的扩大，本方案良好的故障诊断能力提高了系统的研发、生产调试效率，降低了售后维护成本；回环冗余功能提高了系统的可靠性，可24x7全天候运行，使系统适用于可靠性要求极高的领域。本发明在各板卡之间采用数字信号传输，且SATA线本身带有屏蔽，解决了模拟信号抗干扰能力差的缺点，提高了系统的性能。SATA座和SATA线都是成熟技术，应用广泛，性能稳定，价格低廉，有利于降低系统的成本，提高系统的稳定性。SATA线相对传统的并行线缆，占用空间小，有利于系统的小型化。现在主流的FPGA都带有高速串行收发器，速度从几百Mbps到几十Gbps，价格不等，可以满足各个层次系统的需求。
【附图说明】
[0027]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0028]图1示出了现有技术中集中式数据采集系统的结构示意图；
[0029]图2示出了现有技术中并行数据采集系统的结构示意图；
[0030]图3示出了根据本发明实施例的数据采集装置的结构示意图；
[0031 ]图4示出了根据本发明实施例的数字板的结构示意图；
[0032]图5示出了根据本发明实施例的模拟板的结构示意图；
[0033]图6示出了根据本发明实施例的数据采集系统的结构示意图；
[0034]图7示出了根据本发明实施例的数据采集方法的流程图。
【具体实施方式】
[0035]以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0036]本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0037]图3示出了根据本发明实施例的数据采集装置的结构示意图。所示数据采集装置300包括:数字板310和模拟板320。
[0038]其中，模拟板320包括N个模拟板，N为大于等于1的自然数。图3中的模拟板321、模拟板322...模拟板32η依次代表各个模拟板，各个模拟板依次串联连，用于采集数据。
[0039]如图4所示，各个模拟板均包括探测器1、积分器2、模拟数字转换器3、第二处理器
4、第三串行接口5和第四串行接口6。探测器1接收X射线，并将其转换成电流信号，所述积分器2将电流信号转换成电压信号，模拟数字转换器3将电压信号转换成数字信号，第二处理器4接收数字信号，并通过第三串行接口 5和第四串行接口 6传输数字信号，每个模拟板的第四串行接口 6分别与下一级的第三串行接口 5连接。
[0040]在本实施例中，模拟板之间通过串行接口进行通讯。第三串行接口和第四串行接口可以为SATA接口或USB接口。
[0041]数字板310，与模拟板320中的第1个模拟板321连接，用于将接收到的指令转发给模拟板320，并将模拟板320根据指令采集到的数据上传。
[0042]在本实施例中，数字板310包括第一处理器311、第一通信模块312和第二通信模块313。其中，第一处理器311用于接收通过第一通讯模块312传输至所述数字板的指令，并将其转换成指令包，其中，所述指令包可通过第二通信模块313发送。第一通讯模块为SPF或者以太网，例如是符合802.3标准的光纤或网线。第二通讯模块313为串行接口模块，包括第一串行接口或者第二串行接口，第一或第二串行接口可以为SATA线，可实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率。
[0043]其中，第1个模拟板321接收所述数字板310转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，即模拟板321将指令转发至模拟板322，模拟板322再将指令转发至模拟板323，……模拟板32n-l将指令转发至模拟板32η。
[0044]模拟板320根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由第1个模拟板321发送至所述数字板310。模拟板322、模拟板323……模拟板32η。例如是模拟板32η、32η-1、……模拟板322采集的数据须逐级转发至模拟板321，并经由模拟板321转发至数字板310。
[0045]在本实施例中，数字板与模拟板之间通过串行接口进行通讯，如串行接口通过SATA线连接。
[0046]在本实施例中，数字板的第一处理器311和模拟板320的第二处理器4可以为带高速串行收发器的FPGA。
[0047]在一个优选地实施例中，数字板和模拟板320还可以外置收发器芯片。
[0048]在一个优选的实施例中，数字板310还与模拟板320中的第Ν个模拟板32η连接。其中，第Ν个模拟板32η接收所述数字板310转发的指令，并依次转发至上一级模拟板，即模拟板32η将指令转发至模拟板32n-l，模拟板32n-l再将指令转发至模拟板32n-2，……模拟板322将指令转发至模拟板321。模拟板320根据接收到的指令采集数据，并依次转发至下一级模拟板，经由第N个模拟板32η发送至所述数字板310。模拟板32η、模拟板323、……模拟板322。例如是模拟板321、322、……模拟板32η_1采集的数据须逐级转发至模拟板32η，并经由模拟板32η转发至数字板310。中间的模拟板32m可以同时存在模拟板321到模拟板32m和模拟板32m到模拟板32η的路径，比如，模拟板32m通过模拟板321到模拟板32m的路径接收指令，也可以通过模拟板32η到模拟板32m的路径接收指令，同样地，模拟板32m可以通过模拟板32m到模拟板321的路径上传数据，也可以通过模拟板32m-模拟板32η的路径上传数据。
[0049]图6示出了根据本发明实施例的数据采集系统的结构示意图。如图所示，数据采集系统100包括主机200和上述实施例中的数据采集装置300。该数据采集装置300在此不再赘述。
[0050]其中，主机200与所述数据采集装置300的数字板310的第一通信模块312连接，用于向所述数据采集装置300发送指令;所述数据采集装置300用于接收所述指令，并将根据所述指令采集的数据发送至所述主机200;其中，所述主机200还用于接收所述数据。
[0051 ]主机200与数字板310之间采用符合802.3标准的光纤或网线，数字板310与模拟板320之间以及模拟板320之间采用SATA线传输数据。数字板310和模拟板320的处理器采用带有高速串行收发器的FPGAAPGA可以实现TCP/IP协议桟，可以通过SFP或以太网直接与PC机或工作站进行通信。
[0052]数字板310通过TCP/IP协议的网线或者光纤接收主机200发送的指令，并解析该指令，将该指令转换成自定义协议的指令包转发至模拟板320。
[0053]本发明提供的数据采集系统，其模拟数字转换器ADC分布于各个模拟板上，本地数字化避免了模拟信号传输和模拟总线共享，实现了更高的采样率;其数字板与模拟板以及各个模拟板之间采用串行接口传输数据，其SATA接口具有3个不同的协议版本，可以实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率，且成本低廉;数字板与模拟板的处理器为带有高速串行收发器的FPGA，高速串行收发器根据型号的不同可以支持600Mbps?50Gbps的传输带宽，完全满足X射线数据采集系统的带宽需求;模拟板之间采用点对点对接，便于故障的诊断；回环可以提尚系统的可靠性。
[0054]图7示出了根据本发明实施例的数据采集方法的流程图。如图7所示，数据采集方法包括以下步骤。
[0055]在步骤S01中，数据采集装置的数字板接收主机发送的指令。
[0056]在本实施例中，数据采集装置的数字板与主机通过以TCP/IP协议的网线或光纤连接，数字板接收主机发送的指令，从网络协议中解析出指令。
[0057]在步骤S02中，所述数字板将所述指令转发给数据采集装置的N个模拟板。
[0058]在本实施例中，数字板判断接收到的指令是否发给数字板，若所述指令是发给数字板，则所述数字板执行指令;若所述指令不是发给数字板，则所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板。数字板将解析出的指令按照自定义协议重新打包，并通过以自定义协议的串行接口转发至模拟板。数字板的第一通讯模块接收所述指令;数字板的第一处理器解析所述指令，并将其转换成指令包;数字板的第二通讯模块将所述指令包转发至所述N个模拟板。该串行接口可以为SATA接口或USB接口。
[0059]在步骤S03中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述指令并依次转发至下一级模拟板。
[0060]在本实施例中，数字板将指令先发送至第1个模拟板，并依次逐级转发，直至转发至第Ν个模拟板。
[0061]在步骤S04中，所述Ν个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发至上一级模拟板，经由所述Ν个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。
[0062]在本实施例中，Ν个模拟板根据接收到的指令采集数据，并将采集到的数据逐级依次转发，直至第1个模拟板，再经由第1个模拟板发送至数字板。所述Ν个模拟板判断接收到的是否为上行数据，当所述Ν个模拟板判断接收到的为上行数据时，将所述数据逐级转发，经由所述Ν个模拟板的第1个模拟板或第Ν个模拟板转发至所述数字板。
[0063]在步骤S05中，所述数字板接收所述数据并上传至主机。
[0064]在本实施例中，数字板接收采集的数据，从自定义协议中解析出数据，并将其按照TCP/IP协议重新打包上传给主机。
[0065]在一个优选的实施例 中，步骤S03还可以包括:所述Ν个模拟板中的第Ν个模拟板接收所述指令并依次转发至上一级模拟板。
[0066]进而步骤S04还可以包括:所述Ν个模拟板将数据依次转发至下一级模拟板，经由所述Ν个模拟板中的第Ν个模拟板发送至所述数字板。
[0067]每个模拟板都有两条路径可以接收指令，也有两条路径可以将采集的数据传送至数字板。例如中间的第m个模拟板，可以同时存在第1个模拟板到第m个模拟板，和第η个模拟板到第m个模拟板两条路径。第m个模拟板通过第1个模拟板到第m个模拟板的路径接收指令，也可以通过第η个模拟板到第m个模拟板的路径接收指令，同样地，模拟板32m可以通过第1个模拟板到第m个模拟板的路径上传数据，也可以通过第η个模拟板到第m个模拟板的路径上传数据，进而提高系统的可靠性。
[0068]本发明提供的数据采集方法，数据传输带宽高，实时数据传输能力强，满足了X射线数据采集系统的大型化、高分辨率、连续采集需求;随着系统规模的扩大，本方案良好的故障诊断能力提高了系统的研发、生产调试效率，降低了售后维护成本；回环冗余功能提高了系统的可靠性，可24x7全天候运行，使系统适用于可靠性要求极高的领域。本发明在各板卡之间采用数字信号传输，且SATA线本身带有屏蔽，解决了模拟信号抗干扰能力差的缺点，提高了系统的性能。SATA座和SATA线都是成熟技术，应用广泛，性能稳定，价格低廉，有利于降低系统的成本，提高系统的稳定性。SATA线相对传统的并行线缆，占用空间小，有利于系统的小型化。现在主流的FPGA都带有高速串行收发器，速度从几百Mbps到几十Gbps，价格不等，可以满足各个层次系统的需求。
[0069]应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0070]依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种数据采集装置，用于根据接收到的指令采集数据，包括: N个模拟板，所述N个模拟板依次串联连接，N为大于等于1的自然数，用于采集数据； 数字板，与所述N个模拟板中第1个模拟板连接，用于将接收到的指令转发给所述N个模拟板，并将所述N个模拟板根据指令采集到的数据上传； 其中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。2.根据权利要求1所述的数据采集装置，其中，所述数字板还与所述N个模拟板中第N个模拟板连接，所述N个模拟板中第N个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至上一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集的数据，并依次转发至下一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。3.根据权利要求1所述的数据采集装置，其中，所述数字板包括第一处理器、第一通信模块和第二通信模块，其中，所述第一处理器用于接收通过第一通讯模块传输至所述数字板的指令，并将其转换成指令包，其中，所述指令包可通过第二通信模块发送。4.根据权利要求3所述的数据采集装置，其中，所述第一通信模块为SFP或以太网模块。5.根据权利要求3所述的数据采集装置，其中，第二通信模块为串行接口模块，包括第一串行接口或者第二串行接口，所述第一或第二串行接口可实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率。6.根据权利要求5所述的数据采集装置，其中，所述N个模拟板中的每个模拟板均包括:探测器、积分器、模拟数字转换器、第二处理器、第三串行接口和第四串行接口，所述探测器接收X射线，并将所述X射线转换成电流信号，所述积分器将电流信号转换成电压信号，模拟数字转换器将电压信号转换成数字信号，第二处理器接收所述数字信号，并通过第三串行接口和第四串行接口传输所述数字信号，每个模拟板的第四串行接口分别与下一级的第三串行接口连接。7.根据权利要求6所述的数据采集装置，其中，所述第一处理器和第二处理器均为带有高速串行收发器的FPGA。8.根据权利要求6所述的数据采集装置，其中，所述数字板的第一串行接口与所述N个模拟板中的第1个模拟板的第三串行接口连接，所述数字板的第二串行接口与所述N个模拟板中的第N个模拟板的第四串行接口连接。9.一种数据采集系统，包括主机和如权利要求1-8所述的数据采集装置，其中， 所述主机与所述数据采集装置的数字板的第一通信模块连接，用于向所述数据采集装置发送指令； 所述数据采集装置用于接收所述指令，并将根据所述指令采集的数据上传至所述主机； 其中，所述主机还用于接收所述数据。10.根据权利要求9所述的数据采集系统，其中，所述数据采集装置的数字板用于通过第一通信模块接收所述主机发送的指令，并将其转换成指令数据包后通过第二通信模块发送至所述模拟板。11.根据权利要求10所述的数据采集系统，其中，所述数据采集装置的数字板还用于通过第二通信模块接收所述模拟板采集的数据，并将其转换成应答数据后通过第一通信模块上传至所述主机。12.—种数据采集方法，包括: 数据采集装置的数字板接收主机发送的指令； 所述数字板将所述指令转发给数据采集装置的N个模拟板； 所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述指令并依次转发至下一级模拟板； 所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板； 所述数字板接收所述数据并上传至主机。13.根据权利要求12所述的数据采集方法，其中，所述方法还包括: 所述N个模拟板中的第N个模拟板接收所述指令并依次转发至上一级模拟板； 所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发下一级模拟板，经由至所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。14.根据权利要求12或13所述的数据采集方法，其中，所述方法还包括: 数字板判断接收到的指令是否发给数字板， 若所述指令是发给数字板，则所述数字板执行指令； 若所述指令不是发给数字板，则所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板。15.根据权利要求14所述的数据采集方法，其中，所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板包括: 数字板的第一通讯模块接收所述指令； 数字板的第一处理器解析所述指令，并将其转换成指令包； 数字板的第二通讯模块将所述指令包转发至所述N个模拟板。16.根据权利要求12或13所述的数据采集方法，其中，所述方法还包括:所述N个模拟板判断接收到的是否为上行数据， 当所述N个模拟板判断接收到的为上行数据时，将所述数据逐级转发，经由所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板转发至所述数字板。17.根据权利要求16所述的数据采集方法，其中，所述数字板接收所述数据并上传至主机包括: 所述数字板的第二通讯模块接收所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板发送的数据； 所述数字板的第一处理器将所述数据转换成数据包； 所述数字板的第一通讯模块将所述数据包上传至主机。
【专利摘要】公开了一种数据采集装置，用于根据接收到的指令采集数据，包括：N个模拟板，所述N个模拟板依次串联连接，N为大于等于1的自然数，用于采集数据；数字板，与所述N个模拟板中第1个模拟板连接，用于将接收到的指令转发给所述N个模拟板，并将所述N个模拟板根据指令采集到的数据上传；其中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。本发明还提供了一种数据采集系统及其方法，抗干扰能力强，实时数据传输能力强，数据传输带宽高，便于故障诊断，可靠性高。
【IPC分类】G06F13/38, G06F13/40, G06F13/42
【公开号】CN105487997
【申请号】CN201510850028
【发明人】郭劲, 汪海山, 周承丞, 周少飞, 康剑斌
【申请人】北京霍里思特科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据采集领域，更具体地，涉及数据采集装置、数据采集系统及方法。
【背景技术】
[0002]X射线检测的工业自动化借助机器视觉的工业相机拍摄目标物体后传输至上位机，计算机根据设定的专用图像处理程序来提取图片的特征信息后作出相应的判断，进而控制输出模块做出相应的动作。检测用的工业相机就是一个信号采集装置，在X射线无损检测中采用此类装置可借助探测器完成肉眼不可视领域的检测任务，具有高分辨率和较快的采集速度;对批量测试有统一的测试标准，便于标准化管理，提供产品质量和可靠性；同时区分合格品和含有缺陷的产品，应用于那些不适合人工作业的高危工作环境和人工视觉难以满足的场合，如工业检测领域、农产品分选和食品检测领域、伺服系统和医疗应用等领域。
[0003]X射线数据采集系统的工作原理为探测器将X射线转化为微弱的电流信号，再通过积分器变成电压信号，然后用模拟数字转换器(ADC)对该电压信号进行数字化，得到被测信号的原始数值。将同一时刻采到的所有数值以灰度图的形式在主机上显示出来为1列，随着被测物体的运动，在主机上就会形成一个连续的图像，并且反映出被测物体的材料、形状等
?目息。
[0004]对于线性探测器，一般长度为几厘米到几米，像素为2.5mm/1.6mm/0.8mm/0.4mm/
0.2mm/0.lmm/0.05mm，随着像素的减小，像素点成倍增加，模拟数字转换器(ADC)的精度为12位或16位，采样率几百赫兹到几千赫兹不等，最高数据量可达几百Mbps，甚至上Gbps。其中，采样率定义为每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数为采样周期或者采样时间，它是采样之间的时间间隔。当探测规模较大、采样率较高时，采集的数据在传输的过程中会出现实时性差和可靠性差的问题，以及很难判断系统中出现故障的部分。
[0005]现有的X射线数据采集系统包括数字板110、模拟板120和主机130，其中，模拟板120包括N个模拟板121-12n，其中，数字板110和N个模拟板121-12n之间可以采用集中式模拟总线或者并行模拟总线传输信号。
[0006]如图1所示，该数据采集系统采用集中式模拟总线，模拟数字转换器(ADC)位于数字板110上，数字板110和N个模拟板121 -12n之间的数据总线为共享的模拟总线，对模拟板的数量没有限制。虽然减少了模拟数字转换器(ADC)的数量，成本低，但是模拟总线容易受到外界干扰，模拟板分时输出数据，图像会有一定的倾斜，系统规模受限于模拟总线带宽，故障诊断困难。
[0007]如图2所示，该数据采集系统采用并行模拟总线，其中，每个模拟板对应一个模拟数字转换器(ADC)，即N个模拟板121-12n对应N个模拟数字转换器(ADC)(lll-lln)，且均位于数字板110上，每个模拟板的输出都是独立的模拟总线。虽然可以支持更高的采样率，但是模拟总线容易送到外界干扰，接插件尺寸太大，故障定位困难。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明提供一种数据采集装置、数据采集系统及数据采集方法。
[0009]根据本发明的一方面，提供一种数据采集装置，用于根据接收到的指令采集数据，包括:N个模拟板，所述N个模拟板依次串联连接，N为大于等于1的自然数，用于采集数据;数字板，与所述N个模拟板中第1个模拟板连接，用于将接收到的指令转发给所述N个模拟板，并将所述N个模拟板根据指令采集到的数据上传;其中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。
[0010]优选地，所述数字板还与所述N个模拟板中第N个模拟板连接，所述N个模拟板中第N个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至上一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集的数据，并依次转发至下一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。
[0011]优选地，所述数字板包括第一处理器、第一通信模块和第二通信模块，其中，所述第一处理器用于接收通过第一通讯模块传输至所述数字板的指令，并将其转换成指令包，其中，所述指令包可通过第二通信模块发送。
[0012]优选地，所述第一通信模块为SFP或以太网模块。
[0013]优选地，第二通信模块为串行接口模块，包括第一串行接口或者第二串行接口，所述第一或第二串行接口可实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率。
[0014]优选地，所述N个模拟板中的每个模拟板均包括:探测器、积分器、模拟数字转换器、第二处理器、第三串行接口和第四串行接口，所述探测器被X射线照射转换成载有数据的电流信号，所述积分器将电流信号转换成电压信号，模拟数字转换器将电压信号转换成载有数据的数字信号，第二处理器接收载有数据的数字信号，并通过第三串行接口和第四串行接口传输载有数据的数字信号，每个模拟板的第四串行接口分别与下一级的第三串行接口连接。
[0015]优选地，所述第一处理器和第二处理器均为带有高速串行收发器的FPGA。
[0016]优选地，所述数字板的第一串行接口与所述N个模拟板中的第1个模拟板的第三串行接口连接，所述数字板的第二串行接口与所述N个模拟板中的第N个模拟板的第四串行接口连接。
[0017]根据本发明的另一方面，提供一种数据采集系统，包括主机和上述所述的数据采集装置，其中，所述主机与所述数据采集装置的数字板的第一通信模块连接，用于向所述数据采集装置发送指令;所述数据采集装置用于接收所述指令，并将根据所述指令采集的数据发送至所述主机;其中，所述主机还用于接收所述数据。
[0018]优选地，所述数据采集装置的数字板用于通过第一通信模块接收所述主机发送的指令，并将其转换成指令数据包后通过第二通信模块发送至所述模拟板。
[0019]优选地，所述数据采集装置的数字板还用于通过第二通信模块接收所述模拟板采集的数据，并将其转换成应答数据后通过第一通信模块上传至所述主机。
[0020]根据本发明的第三方面，提供一种数据采集方法，包括:数据采集装置的数字板接收主机发送的指令;所述数字板将所述指令转发给数据采集装置的N个模拟板;所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述指令并依次转发至下一级模拟板;所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板;所述数字板接收所述数据并上传至主机。
[0021 ]优选地，所述方法还包括:所述N个模拟板中的第N个模拟板接收所述指令并依次转发至上一级模拟板;所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发下一级模拟板，经由至所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。
[0022]优选地，所述方法还包括:数字板判断接收到的指令是否发给数字板，若所述指令是发给数字板，则所述数字板执行指令;若所述指令不是发给数字板，则所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板。
[0023]优选地，所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板包括:数字板的第一通讯模块接收所述指令;数字板的第一处理器解析所述指令，并将其转换成指令包;数字板的第二通讯模块将所述指令包转发至所述N个模拟板。
[0024]优选地，所述方法还包括:所述N个模拟板判断接收到的是否为上行数据，当所述N个模拟板判断接收到的为上行数据时，将所述数据逐级转发，经由所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板转发至所述数字板。
[0025]优选地，所述数字板接收所述数据并上传至主机包括:所述数字板的第二通讯模块接收所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板发送的数据;所述数字板的第一处理器将所述数据转换成数据包;所述数字板的第一通讯模块将所述数据包上传至主机。
[0026]本发明提供的数据采集装置、系统及方法，数据传输带宽高，实时数据传输能力强，满足了 X射线数据采集系统的大型化、高分辨率、连续采集需求;随着系统规模的扩大，本方案良好的故障诊断能力提高了系统的研发、生产调试效率，降低了售后维护成本；回环冗余功能提高了系统的可靠性，可24x7全天候运行，使系统适用于可靠性要求极高的领域。本发明在各板卡之间采用数字信号传输，且SATA线本身带有屏蔽，解决了模拟信号抗干扰能力差的缺点，提高了系统的性能。SATA座和SATA线都是成熟技术，应用广泛，性能稳定，价格低廉，有利于降低系统的成本，提高系统的稳定性。SATA线相对传统的并行线缆，占用空间小，有利于系统的小型化。现在主流的FPGA都带有高速串行收发器，速度从几百Mbps到几十Gbps，价格不等，可以满足各个层次系统的需求。
【附图说明】
[0027]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0028]图1示出了现有技术中集中式数据采集系统的结构示意图；
[0029]图2示出了现有技术中并行数据采集系统的结构示意图；
[0030]图3示出了根据本发明实施例的数据采集装置的结构示意图；
[0031 ]图4示出了根据本发明实施例的数字板的结构示意图；
[0032]图5示出了根据本发明实施例的模拟板的结构示意图；
[0033]图6示出了根据本发明实施例的数据采集系统的结构示意图；
[0034]图7示出了根据本发明实施例的数据采集方法的流程图。
【具体实施方式】
[0035]以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0036]本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0037]图3示出了根据本发明实施例的数据采集装置的结构示意图。所示数据采集装置300包括:数字板310和模拟板320。
[0038]其中，模拟板320包括N个模拟板，N为大于等于1的自然数。图3中的模拟板321、模拟板322...模拟板32η依次代表各个模拟板，各个模拟板依次串联连，用于采集数据。
[0039]如图4所示，各个模拟板均包括探测器1、积分器2、模拟数字转换器3、第二处理器
4、第三串行接口5和第四串行接口6。探测器1接收X射线，并将其转换成电流信号，所述积分器2将电流信号转换成电压信号，模拟数字转换器3将电压信号转换成数字信号，第二处理器4接收数字信号，并通过第三串行接口 5和第四串行接口 6传输数字信号，每个模拟板的第四串行接口 6分别与下一级的第三串行接口 5连接。
[0040]在本实施例中，模拟板之间通过串行接口进行通讯。第三串行接口和第四串行接口可以为SATA接口或USB接口。
[0041]数字板310，与模拟板320中的第1个模拟板321连接，用于将接收到的指令转发给模拟板320，并将模拟板320根据指令采集到的数据上传。
[0042]在本实施例中，数字板310包括第一处理器311、第一通信模块312和第二通信模块313。其中，第一处理器311用于接收通过第一通讯模块312传输至所述数字板的指令，并将其转换成指令包，其中，所述指令包可通过第二通信模块313发送。第一通讯模块为SPF或者以太网，例如是符合802.3标准的光纤或网线。第二通讯模块313为串行接口模块，包括第一串行接口或者第二串行接口，第一或第二串行接口可以为SATA线，可实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率。
[0043]其中，第1个模拟板321接收所述数字板310转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，即模拟板321将指令转发至模拟板322，模拟板322再将指令转发至模拟板323，……模拟板32n-l将指令转发至模拟板32η。
[0044]模拟板320根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由第1个模拟板321发送至所述数字板310。模拟板322、模拟板323……模拟板32η。例如是模拟板32η、32η-1、……模拟板322采集的数据须逐级转发至模拟板321，并经由模拟板321转发至数字板310。
[0045]在本实施例中，数字板与模拟板之间通过串行接口进行通讯，如串行接口通过SATA线连接。
[0046]在本实施例中，数字板的第一处理器311和模拟板320的第二处理器4可以为带高速串行收发器的FPGA。
[0047]在一个优选地实施例中，数字板和模拟板320还可以外置收发器芯片。
[0048]在一个优选的实施例中，数字板310还与模拟板320中的第Ν个模拟板32η连接。其中，第Ν个模拟板32η接收所述数字板310转发的指令，并依次转发至上一级模拟板，即模拟板32η将指令转发至模拟板32n-l，模拟板32n-l再将指令转发至模拟板32n-2，……模拟板322将指令转发至模拟板321。模拟板320根据接收到的指令采集数据，并依次转发至下一级模拟板，经由第N个模拟板32η发送至所述数字板310。模拟板32η、模拟板323、……模拟板322。例如是模拟板321、322、……模拟板32η_1采集的数据须逐级转发至模拟板32η，并经由模拟板32η转发至数字板310。中间的模拟板32m可以同时存在模拟板321到模拟板32m和模拟板32m到模拟板32η的路径，比如，模拟板32m通过模拟板321到模拟板32m的路径接收指令，也可以通过模拟板32η到模拟板32m的路径接收指令，同样地，模拟板32m可以通过模拟板32m到模拟板321的路径上传数据，也可以通过模拟板32m-模拟板32η的路径上传数据。
[0049]图6示出了根据本发明实施例的数据采集系统的结构示意图。如图所示，数据采集系统100包括主机200和上述实施例中的数据采集装置300。该数据采集装置300在此不再赘述。
[0050]其中，主机200与所述数据采集装置300的数字板310的第一通信模块312连接，用于向所述数据采集装置300发送指令;所述数据采集装置300用于接收所述指令，并将根据所述指令采集的数据发送至所述主机200;其中，所述主机200还用于接收所述数据。
[0051 ]主机200与数字板310之间采用符合802.3标准的光纤或网线，数字板310与模拟板320之间以及模拟板320之间采用SATA线传输数据。数字板310和模拟板320的处理器采用带有高速串行收发器的FPGAAPGA可以实现TCP/IP协议桟，可以通过SFP或以太网直接与PC机或工作站进行通信。
[0052]数字板310通过TCP/IP协议的网线或者光纤接收主机200发送的指令，并解析该指令，将该指令转换成自定义协议的指令包转发至模拟板320。
[0053]本发明提供的数据采集系统，其模拟数字转换器ADC分布于各个模拟板上，本地数字化避免了模拟信号传输和模拟总线共享，实现了更高的采样率;其数字板与模拟板以及各个模拟板之间采用串行接口传输数据，其SATA接口具有3个不同的协议版本，可以实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率，且成本低廉;数字板与模拟板的处理器为带有高速串行收发器的FPGA，高速串行收发器根据型号的不同可以支持600Mbps?50Gbps的传输带宽，完全满足X射线数据采集系统的带宽需求;模拟板之间采用点对点对接，便于故障的诊断；回环可以提尚系统的可靠性。
[0054]图7示出了根据本发明实施例的数据采集方法的流程图。如图7所示，数据采集方法包括以下步骤。
[0055]在步骤S01中，数据采集装置的数字板接收主机发送的指令。
[0056]在本实施例中，数据采集装置的数字板与主机通过以TCP/IP协议的网线或光纤连接，数字板接收主机发送的指令，从网络协议中解析出指令。
[0057]在步骤S02中，所述数字板将所述指令转发给数据采集装置的N个模拟板。
[0058]在本实施例中，数字板判断接收到的指令是否发给数字板，若所述指令是发给数字板，则所述数字板执行指令;若所述指令不是发给数字板，则所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板。数字板将解析出的指令按照自定义协议重新打包，并通过以自定义协议的串行接口转发至模拟板。数字板的第一通讯模块接收所述指令;数字板的第一处理器解析所述指令，并将其转换成指令包;数字板的第二通讯模块将所述指令包转发至所述N个模拟板。该串行接口可以为SATA接口或USB接口。
[0059]在步骤S03中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述指令并依次转发至下一级模拟板。
[0060]在本实施例中，数字板将指令先发送至第1个模拟板，并依次逐级转发，直至转发至第Ν个模拟板。
[0061]在步骤S04中，所述Ν个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发至上一级模拟板，经由所述Ν个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。
[0062]在本实施例中，Ν个模拟板根据接收到的指令采集数据，并将采集到的数据逐级依次转发，直至第1个模拟板，再经由第1个模拟板发送至数字板。所述Ν个模拟板判断接收到的是否为上行数据，当所述Ν个模拟板判断接收到的为上行数据时，将所述数据逐级转发，经由所述Ν个模拟板的第1个模拟板或第Ν个模拟板转发至所述数字板。
[0063]在步骤S05中，所述数字板接收所述数据并上传至主机。
[0064]在本实施例中，数字板接收采集的数据，从自定义协议中解析出数据，并将其按照TCP/IP协议重新打包上传给主机。
[0065]在一个优选的实施例 中，步骤S03还可以包括:所述Ν个模拟板中的第Ν个模拟板接收所述指令并依次转发至上一级模拟板。
[0066]进而步骤S04还可以包括:所述Ν个模拟板将数据依次转发至下一级模拟板，经由所述Ν个模拟板中的第Ν个模拟板发送至所述数字板。
[0067]每个模拟板都有两条路径可以接收指令，也有两条路径可以将采集的数据传送至数字板。例如中间的第m个模拟板，可以同时存在第1个模拟板到第m个模拟板，和第η个模拟板到第m个模拟板两条路径。第m个模拟板通过第1个模拟板到第m个模拟板的路径接收指令，也可以通过第η个模拟板到第m个模拟板的路径接收指令，同样地，模拟板32m可以通过第1个模拟板到第m个模拟板的路径上传数据，也可以通过第η个模拟板到第m个模拟板的路径上传数据，进而提高系统的可靠性。
[0068]本发明提供的数据采集方法，数据传输带宽高，实时数据传输能力强，满足了X射线数据采集系统的大型化、高分辨率、连续采集需求;随着系统规模的扩大，本方案良好的故障诊断能力提高了系统的研发、生产调试效率，降低了售后维护成本；回环冗余功能提高了系统的可靠性，可24x7全天候运行，使系统适用于可靠性要求极高的领域。本发明在各板卡之间采用数字信号传输，且SATA线本身带有屏蔽，解决了模拟信号抗干扰能力差的缺点，提高了系统的性能。SATA座和SATA线都是成熟技术，应用广泛，性能稳定，价格低廉，有利于降低系统的成本，提高系统的稳定性。SATA线相对传统的并行线缆，占用空间小，有利于系统的小型化。现在主流的FPGA都带有高速串行收发器，速度从几百Mbps到几十Gbps，价格不等，可以满足各个层次系统的需求。
[0069]应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0070]依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种数据采集装置，用于根据接收到的指令采集数据，包括: N个模拟板，所述N个模拟板依次串联连接，N为大于等于1的自然数，用于采集数据； 数字板，与所述N个模拟板中第1个模拟板连接，用于将接收到的指令转发给所述N个模拟板，并将所述N个模拟板根据指令采集到的数据上传； 其中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。2.根据权利要求1所述的数据采集装置，其中，所述数字板还与所述N个模拟板中第N个模拟板连接，所述N个模拟板中第N个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至上一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集的数据，并依次转发至下一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。3.根据权利要求1所述的数据采集装置，其中，所述数字板包括第一处理器、第一通信模块和第二通信模块，其中，所述第一处理器用于接收通过第一通讯模块传输至所述数字板的指令，并将其转换成指令包，其中，所述指令包可通过第二通信模块发送。4.根据权利要求3所述的数据采集装置，其中，所述第一通信模块为SFP或以太网模块。5.根据权利要求3所述的数据采集装置，其中，第二通信模块为串行接口模块，包括第一串行接口或者第二串行接口，所述第一或第二串行接口可实现1.5G、3G、6Gbps的传输速率。6.根据权利要求5所述的数据采集装置，其中，所述N个模拟板中的每个模拟板均包括:探测器、积分器、模拟数字转换器、第二处理器、第三串行接口和第四串行接口，所述探测器接收X射线，并将所述X射线转换成电流信号，所述积分器将电流信号转换成电压信号，模拟数字转换器将电压信号转换成数字信号，第二处理器接收所述数字信号，并通过第三串行接口和第四串行接口传输所述数字信号，每个模拟板的第四串行接口分别与下一级的第三串行接口连接。7.根据权利要求6所述的数据采集装置，其中，所述第一处理器和第二处理器均为带有高速串行收发器的FPGA。8.根据权利要求6所述的数据采集装置，其中，所述数字板的第一串行接口与所述N个模拟板中的第1个模拟板的第三串行接口连接，所述数字板的第二串行接口与所述N个模拟板中的第N个模拟板的第四串行接口连接。9.一种数据采集系统，包括主机和如权利要求1-8所述的数据采集装置，其中， 所述主机与所述数据采集装置的数字板的第一通信模块连接，用于向所述数据采集装置发送指令； 所述数据采集装置用于接收所述指令，并将根据所述指令采集的数据上传至所述主机； 其中，所述主机还用于接收所述数据。10.根据权利要求9所述的数据采集系统，其中，所述数据采集装置的数字板用于通过第一通信模块接收所述主机发送的指令，并将其转换成指令数据包后通过第二通信模块发送至所述模拟板。11.根据权利要求10所述的数据采集系统，其中，所述数据采集装置的数字板还用于通过第二通信模块接收所述模拟板采集的数据，并将其转换成应答数据后通过第一通信模块上传至所述主机。12.—种数据采集方法，包括: 数据采集装置的数字板接收主机发送的指令； 所述数字板将所述指令转发给数据采集装置的N个模拟板； 所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述指令并依次转发至下一级模拟板； 所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板； 所述数字板接收所述数据并上传至主机。13.根据权利要求12所述的数据采集方法，其中，所述方法还包括: 所述N个模拟板中的第N个模拟板接收所述指令并依次转发至上一级模拟板； 所述N个模拟板根据所述指令获取数据，并将所述数据依次转发下一级模拟板，经由至所述N个模拟板中的第N个模拟板发送至所述数字板。14.根据权利要求12或13所述的数据采集方法，其中，所述方法还包括: 数字板判断接收到的指令是否发给数字板， 若所述指令是发给数字板，则所述数字板执行指令； 若所述指令不是发给数字板，则所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板。15.根据权利要求14所述的数据采集方法，其中，所述数字板将所述指令转发至所述N个模拟板包括: 数字板的第一通讯模块接收所述指令； 数字板的第一处理器解析所述指令，并将其转换成指令包； 数字板的第二通讯模块将所述指令包转发至所述N个模拟板。16.根据权利要求12或13所述的数据采集方法，其中，所述方法还包括:所述N个模拟板判断接收到的是否为上行数据， 当所述N个模拟板判断接收到的为上行数据时，将所述数据逐级转发，经由所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板转发至所述数字板。17.根据权利要求16所述的数据采集方法，其中，所述数字板接收所述数据并上传至主机包括: 所述数字板的第二通讯模块接收所述N个模拟板的第1个模拟板或第N个模拟板发送的数据； 所述数字板的第一处理器将所述数据转换成数据包； 所述数字板的第一通讯模块将所述数据包上传至主机。
【专利摘要】公开了一种数据采集装置，用于根据接收到的指令采集数据，包括：N个模拟板，所述N个模拟板依次串联连接，N为大于等于1的自然数，用于采集数据；数字板，与所述N个模拟板中第1个模拟板连接，用于将接收到的指令转发给所述N个模拟板，并将所述N个模拟板根据指令采集到的数据上传；其中，所述N个模拟板中的第1个模拟板接收所述数字板转发的指令，并依次转发至下一级模拟板，所述N个模拟板根据接收到的指令采集数据，并依次转发至上一级模拟板，经由所述N个模拟板中的第1个模拟板发送至所述数字板。本发明还提供了一种数据采集系统及其方法，抗干扰能力强，实时数据传输能力强，数据传输带宽高，便于故障诊断，可靠性高。
【IPC分类】G06F13/38, G06F13/40, G06F13/42
【公开号】CN105487997
【申请号】CN201510850028
【发明人】郭劲, 汪海山, 周承丞, 周少飞, 康剑斌
【申请人】北京霍里思特科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
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