一种基于PFGA保证采集数据稳定性的方法及系统与流程

一种基于pfga保证采集数据稳定性的方法及系统
技术领域
1.本发明涉及数据采集技术领域，具体地说是一种基于pfga保证采集数据稳定性的方法及系统。


背景技术：

2.对于现在公司搭建的量子芯片测控系统，测控系统中的数据采集卡是自研产品，实际应用中对adc数据接口没有做约束或者延时处理，有时候由于pcb走线或者温度影响导致了采样的波形会出现毛刺现象。通过分析发现毛刺现象是由于并行数据中的某一位会有几率出现采样数据错误导致。


技术实现要素：

3.本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于pfga保证采集数据稳定性的方法及系统，通过调整数据被时钟采样的位置保证数据采样的稳定性，避免多次采样有几率出现毛刺的情况。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种基于pfga保证采集数据稳定性的方法，该方法通过时钟处理模块和数据处理模块实现自动调整时钟采样数据的位置，
6.时钟处理模块对输入的采样时钟进行处理，利用采样时钟进行延时控制，通过采样时钟采集自己采样时钟数据的稳定的、偏中心位置的点，计算出采样稳定的中心位置的偏移参数；
7.将时钟处理模块计算的偏移参数用在控制数据处理模块的延时偏移，从而使得采样时钟采样数据稳定的点。
8.该方法可以应用在任何需要时钟采集数据位置的应用环境中，通过调整数据被时钟采样的位置保证数据采样的稳定性，避免毛刺现象出现。
9.优选的，该方法对采样时钟分成两路，一路是生成同频同相的采样时钟，即时钟处理，另一路作为数据经过延时控制，即数据处理；
10.用经过所述同频同相的采样时钟去采集所述经过延时控制的数据；根据采样数据的变化，计算经过延时控制的延时的中间采样位置的延迟值；确定后将此延迟值配置到所述延时控制模块。这样就可以用同频同相的采样时钟采样经过延时配置的数据，确保采样时钟采样到数据的偏中间的稳定位置。
11.进一步的，通过pll/mmcm生成同频同相的采样时钟。
12.优选的，所述时钟处理部分包括idelayctrl、ibufds、idelaye3、pll/mmcm、iserdese3和auto_cal模块，其中，
13.idelayctrl是idelaye3用在time模式必须需要的；
14.ibufds是将lvds的差分数据转成单端，一路经过idelaye3模块做延时参数控制，一路经过pll/mmcm生成生成同频同相的时钟和四分频的时钟；
15.延时的数据经过iserdese3模块，通过四分频将串行数据转换成并行的八位数据；
16.auto_cal根据采样的数据判断采样的中心位置。
17.进一步的，采样的数据和采样的时钟是同频的，所以采样经过延时的数据得到的结果是ox55或oxaa，auto_cal模块根据采样的数据是ox55或oxaa判断采样的中心位置；若：
18.开始的采样数据是ox55，经过一定延时后的采样数据是oxaa；如果采用的延迟参数小于延迟范围的一半，则继续延迟，至到下次增加延迟参数采样的数据是ox55；
19.则延迟参数由ox55到oxaa和由oxaa到ox55分别代表开始的延迟参数和结束的延迟参数，稳定的中间位置就是：
20.开始的延迟参数 (结束的延迟参数-开始的延迟参数)/2。
21.进一步的，所述数据处理模块根据时钟处理模块计算出的采样稳定点的延时参数对数据路径延时进行配置，使得时钟采样的数据都是稳定的点，避免毛刺现象的出现。
22.优选的，该方法应用于pxie机箱量子测控系统中，基于fpga实现数据采集卡自动调整时钟采样数据位置，其验证过程如下：
23.1)、将一台pxie机箱内部插入一块数据采集卡和一块awg卡；
24.2)、开机上电pxie机箱和上位机相连，查看pcie枚举的设备，通过上位机控制awg卡发送一个波形和一个触发信号；
25.3)、然后将awg卡的触发信号和正弦波分别接入自研数据采集卡的触发接口和和通道1接口，然后通过上位机开始启动dma进行数据采集；
26.4)、将采集的数据通过绘图工具绘制出来，观察多次采样同样的数据是否有毛刺出现。
27.本发明还要求保护一种基于pfga保证采集数据稳定性的系统，包括时钟处理模块和数据处理模块，所述时钟处理模块和数据处理模块通过上述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法实现自动调整时钟采样数据的位置，从而实现采样时钟采样数据稳定的点，保证采集数据稳定性。
28.本发明还要求保护一种基于pfga保证采集数据稳定性的装置，该装置根据上述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法进行配置，并包括至少一个存储器和至少一个处理器；
29.所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
30.所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行上述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法。
31.本发明还要求保护计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行上述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法。
32.本发明的一种基于pfga保证采集数据稳定性的方法及系统与现有技术相比，具有以下有益效果：
33.数据采集卡项目中，ad芯片送给fpga的是16对lvds的并行数据和一对lvds时钟，fpga通过给的时钟对给的数据进行采样，转换成并行的数据，所以实际希望采样时钟一次尽量采样数据的中心位置，保证采样的数据最稳定。本方法及系统基于fpga实现的自动调整时钟采样数据位置，在fpga内部的组成主要分为两个部分，一部分是时钟模块，通过对输
入的采样时钟处理，通过采样时钟采集自己的数据找到稳定的，尽量靠近采样数据的中心点，通过自己估算的时钟延时参数对并行的16位数据进行延时控制；另一部分是数据模块，数据模块的延时参数是时钟模块估算的参数。通过调整数据被时钟采样的位置保证数据采样的稳定性，避免多次采样有几率出现毛刺的情况。
附图说明
34.图1是本发明实施例提供的基于pfga保证采集数据稳定性的方法功能模块框图。
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
36.在数据采集卡项目中，ad芯片送给fpga的是16对lvds的并行数据和一对lvds时钟，fpga通过给的时钟对给的数据进行采样，转换成并行的数据，所以实际希望采样时钟一次尽量采样数据的中心位置，保证采样的数据最稳定。
37.本发明实施例提供一种基于pfga保证采集数据稳定性的方法，该方法在fpga内部的组成主要分为两个部分，一部分是时钟处理模块，一部分是数据处理模块，通过时钟处理模块和数据处理模块实现自动调整时钟采样数据的位置。
38.时钟处理模块对输入的采样时钟进行处理，利用采样时钟进行延时控制，通过采样时钟采集自己采样时钟数据的稳定的、偏中心位置的点，计算出采样稳定的中心位置的偏移参数；
39.将时钟处理模块计算的偏移参数用在控制数据处理模块的延时偏移，从而使得采样时钟采样数据稳定的点。
40.在本实施例具体的实施方式中，该方法对采样时钟分成两路，一路是通过pll/mmcm生成同频同相的采样时钟，另一路作为数据经过延时控制；
41.用经过所述通过pll/mmcm生成的同频同相的采样时钟去采集所述经过延时控制的数据；根据采样数据的变化，计算经过延时控制的延时的中间采样位置的延迟值；确定后将此延迟值配置到所述延时控制模块。这样就可以用通过pll/mmcm生成的同频同相的采样时钟采样经过延时配置的数据，确保采样时钟采样到数据的偏中间的稳定位置。
42.如图1所示，该方法包括时钟处理部分和数据处理部分。
43.图1的上半部分是时钟处理部分，主要由idelayctrl、ibufds、idelaye3、pll/mmcm、iserdese3和auto_cal模块组成，其中，
44.idelayctrl是idelaye3用在time模式必须需要的；
45.ibufds是将lvds的差分数据转成单端，一路经过idelaye3模块做延时参数控制，一路经过pll/mmcm生成生成同频同相的时钟和四分频的时钟；
46.延时的数据经过iserdese3模块，通过四分频将串行数据转换成并行的八位数据；
47.采样的数据和采样的时钟是同频的，所以采样经过延时的数据得到的结果是ox55或oxaa；auto_cal模块根据采样的数据是ox55或oxaa判断采样的中心位置；例如：
48.一开始的采样数据是ox55，经过一定延时后的采样数据是oxaa；如果采用的延迟参数小于延迟范围的一半，则继续延迟，至到下次增加延迟参数采样的数据是ox55；
49.则延迟参数由ox55到oxaa和由oxaa到ox55分别代表开始的延迟参数和结束的延
迟参数，这样稳定的中间位置就是：
50.开始的延迟参数 (结束的延迟参数-开始的延迟参数)/2。
51.附图1的下半部分是数据处理部分，主要根据时钟处理模块计算出的采样稳定点的延时参数对数据路径延时进行配置，使得时钟采样的数据都是稳定的点，避免毛刺现象的出现。
52.通过附图上半部分延时参数计算，下半部分延时参数配置，可以保证采样的数据是稳定的。
53.该方法应用于pxie机箱量子测控系统中，基于fpga实现数据采集卡自动调整时钟采样数据位置，其实施方式如下：
54.1)、准备一台pxie机箱，内部插入一块数据采集卡和一块awg卡；
55.2)、开机上电pxie机箱和上位机相连，查看pcie枚举的设备，通过上位机控制awg卡发送一个波形和一个触发信号；
56.3)、然后将awg卡的触发信号和正弦波分别接入自研数据采集卡的触发接口和和通道1接口，然后通过上位机开始启动dma进行数据采集；
57.4)、将采集的数据通过绘图工具绘制出来，发现多次采样同样的数据没有毛刺出现。
58.该方法可以应用在任何需要时钟采集数据位置的应用环境中。
59.本发明还要求保护一种基于pfga保证采集数据稳定性的系统，包括时钟处理模块和数据处理模块，所述时钟处理模块和数据处理模块通过上述实施例中所述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法实现自动调整时钟采样数据的位置，从而实现采样时钟采样数据稳定的点，保证采集数据稳定性。
60.本发明还要求保护一种基于pfga保证采集数据稳定性的装置，该装置根据上述实施例中所述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法进行配置，并包括至少一个存储器和至少一个处理器；
61.所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
62.所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行上述实施例中所述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法。
63.本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明上述实施例中所述的基于pfga保证采集数据稳定性的方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或cpu或mpu)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
64.在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
65.用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
66.此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而
实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
67.此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的cpu等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
68.上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。