数据处理电路和风速检测设备的制作方法

1.本公开涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种数据处理电路和风速检测设备。


背景技术：

2.一些数据处理电路中，对模拟信号进行采样和转换得到数字信号，处理数字信号以产生处理结果并将其发送出去。通常由模数转换器对模拟信号的采样和转换，处理器读取模数转换器转换得到的数字信号，处理器对数字信号进行处理生成处理结果后发送处理结果。由于处理器要进行数字信号读取、数字信号处理以及处理结果发送，导致数字信号读取、数字信号处理以及处理结果发送无法同时进行，进而难以高速率输出处理结果。


技术实现要素：

3.根据本公开的一方面，提供了一种数据处理电路，包括：模数转换单元；用于接收模数转换单元输出的数据的输入接口；第一内存单元；用于将输入接口的数据传输至第一内存单元的第一dma(direct memory access，直接存储器访问)单元；第二内存单元；用于处理第一内存单元存储的数据以产生处理结果并将其存储到第二内存单元的处理单元；通信接口；用于将处理结果从第二内存单元传输至通信接口的第二dma单元；用于发送通信接口的处理结果的通信单元。
4.可选地，数据处理电路还包括：定时器，包括：用于输出采样时钟信号的第一通道；用于在每个采样时钟信号的上升沿输出第一dma触发信号的第二通道；其中，模数转换单元基于采样时钟信号进行采样和转换；第一dma单元响应于第一dma触发信号进行dma传输。
5.可选地，第一dma单元用于在传输预设数目的数据后，产生计算触发信号；处理单元用于响应于计算触发信号处理上述预设数目的数据。
6.可选地，数据处理电路还包括：用于对处理结果的存储次数进行计数的计数器，计数器在达到设定值时输出第二dma触发信号；其中，第二dma单元响应于第二dma触发信号进行dma传输。
7.可选地，数据处理电路还包括：零欧姆电阻，连接在模数转换单元的模拟地与数字地之间。
8.可选地，数据处理电路还包括：用于降低电源波纹噪声的波纹噪声处理单元，波纹噪声处理单元连接在电源与模数转换单元之间。
9.可选地，数据处理电路，还包括：隔离电源单元，包括：第一电压输出端，用于向模数转换单元的模拟域供电；第二电压输出端，用于向模数转换单元的数字域供电。
10.根据本公开的另一方面，提供了一种风速检测设备，包括：用于采集超声回波模拟信号的超声探头；模数转换器，与超声探头连接，用于将超声回波模拟信号转换为超声回波数字信号；处理器，包括：用于接收所述超声回波数字信号的输入接口，与所述模数转换器连接；第一内存单元；用于将输入接口的超声回波数字信号传输至第一内存单元的第一dma单元；第二内存单元；用于处理第一内存单元存储的超声回波数字信号以产生处理结果并
将其存储到所述第二内存单元的处理单元；通信接口；用于将所述处理结果从所述第二内存单元传输至所述通信接口的第二dma单元；用于发送通信接口的处理结果的通信装置。
11.可选地，处理器还包括：定时器，包括：用于输出采样时钟信号的第一通道；用于在每个采样时钟信号的上升沿输出第一dma触发信号的第二通道；其中，模数转换器基于上述采样时钟信号进行采样和转换；第一dma单元响应于第一dma触发信号进行dma传输；第一dma单元用于在传输预设数目的超声回波数字信号后，产生计算触发信号；处理单元用于响应于计算触发信号处理预设数目的超声回波数字信号。
12.可选地，处理器还包括：用于对处理结果的存储次数进行计数的计数器，计数器在达到设定值时输出第二dma触发信号；其中，第二dma单元响应于第二dma触发信号进行dma传输。
13.可选地，风速检测设备还包括：零欧姆电阻，连接在模数转换器的模拟地与数字地之间；用于降低电源波纹噪声的隔离电源装置，包括：第一电压输出端，用于向模数转换器的模拟域供电；第二电压输出端，用于向模数转换器的数字域供电；阻抗匹配装置，连接在模数转换器的输出端与上述输入接口之间。
14.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，第一dma单元将数据从输入接口传输至第一内存单元，因此处理单元无需参与数据接收；处理单元处理第一内存单元中的数据并将处理结果存储至第二内存单元，第二dma单元将处理结果从第二内存单元传输至通信接口，通信单元发送通信接口中的处理结果，因此处理单元无需参与处理结果发送。由此，在处理单元进行数据处理时，能够同时进行数据接收和处理结果发送，能够高速率输出处理结果。
附图说明
15.在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
16.图1示出了根据本公开提供的一种数据处理电路的示意性框图；
17.图2示出了根据本公开提供的另一种数据处理电路的示意性框图；
18.图3示出了根据本公开提供的一种风速检测设备的的示意性框图。
具体实施方式
19.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
20.应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
21.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定
义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
22.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
23.需要说明的是，本技术实施例中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
24.需要指出的是，本技术实施例中“连接”可以理解为电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，a与b连接，既可以是a与b直接连接，也可以是a与b之间通过一个或多个其它电学元件间接连接。
25.以下参照附图描述本公开的方案。
26.本技术实施例提供一种数据处理电路。
27.图1示出了根据本公开提供的一种数据处理电路的示意性框图，如图1所示，数据处理电路100包括：模数转换单元110；用于接收模数转换单元110输出的数据的输入接口121；第一内存单元131；用于将输入接口121的数据传输至第一内存单元131的第一dma单元141；第二内存单元132；用于处理第一内存单元131存储的数据以产生处理结果并将其存储到第二内存单元132的处理单元150；通信接口122；用于将处理结果从第二内存单元132传输至通信接口122的第二dma单元142；用于发送通信接口122的处理结果的通信单元160。模数转换单元110输出的任一个数据可包括多个数字位，一个数据为对模拟输入信号的一次模数转换结果，即该模拟输入信号的一个数字表示。
28.在本技术实施例的数据处理电路100中，由第一dma单元141将数据从输入接口121传输至第一内存单元131，因此处理单元150无需参与数据接收；由处理单元150处理第一内存单元131中的数据并将处理结果存储至第二内存单元132，由第二dma单元142将处理结果从第二内存单元132传输至通信接口122，通信单元160发送通信接口122中的处理结果，因此处理单元150无需参与处理结果发送。由此，在处理单元150进行数据处理时，能够同时进行数据接收和处理结果发送，能够高速率输出处理结果。
29.在本技术实施例中，模数转换单元110用于将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号，比如将模温度感器产生的电信号转为处理单元150能处理的数字信号。模数转换包括采样和转换两个阶段，采样是将时间上连续变化的信号，转换为时间上离散的信号，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量。将采样后的样值脉冲电平归化到与之接近的离散电平之上，这个过程称为转换。
30.在本技术实施例中，模数转换单元110可包括各种类型的模数转换电路，模数转换单元110可选自但不限于逐次逼近型、∑-δ型、并行流水线型等类型的模数转换电路。在实际应用中，可以根据速度、精度等指标选择匹配的模数转换类型，本技术实施例对此不作限定。
31.在本技术实施例中，输入接口121用于接收数据。输入接口121包括输入寄存器，输入寄存器用于存储接收到的数据。第一dma单元141的源地址为该输入寄存器，第一dma单元141的目的地址为第一内存单元131，在触发dma传输时，第一dma单元141将数据从源地址传输到目的地址，即从输入接口121传输到第一内存单元131。
32.在本技术实施例中，通信接口122用于处理结果传输。通信接口122包括通信寄存器，通信寄存器用于存储待发送的处理结果，通信单元160从通信寄存器中获取处理结果并发送。在本技术实施例中，通信单元160可以包括各种类型的通信电路，本技术实施例对通信单元160的类型不作限定。
33.在本技术实施例中，处理单元150可采用公知的方法处理数据以产生处理结果。处理单元150可基于一次或多次接收的数据产生处理结果。本技术实施例不涉及对处理数据以产生处理结果的算法的改进，因而对此不作赘述。
34.作为一种实施方式，如图2所示，数据处理电路100还可以包括：定时器170，包括：用于输出采样时钟信号clk_adc的第一通道171；用于在每个采样时钟信号clk_adc的上升沿输出第一dma触发信号的第二通道172。模数转换单元110基于采样时钟信号进行采样和转换。第一dma单元141响应于第一dma触发信号进行dma传输。通过该实施方式，由定时器170输出采用时钟信号驱动模数转换单元110进行采样和转换，能够实现高采样率的采样和转换，提高数据精度。
35.其中，第一dma单元141可以在传输预设数目的数据后，产生计算触发信号。处理单元150可以响应于该计算触发信号处理第一内存单元131中存储的预设数目的数据。
36.作为一种实施方式，如图2所示，数据处理电路100还可以包括：用于对处理结果的存储次数进行计数的计数器180，计数器180在达到设定值时输出第二dma触发信号。第二dma单元142响应于第二dma触发信号进行dma传输，也就是将第二内存单元132中的多个处理结果传输至通信接口141，以由通信单元160发送。通过该实施方式，能够在输出各个处理结果后发送处理结果。
37.模数转换单元110对模拟输入信号进行模数转换，在一些情况下，模拟输入信号的幅值较小，从而容易受到噪声干扰导致精度较低。下面结合图2所示的电路，对降低模拟输入信号的噪声的实施方式进行描述。
38.作为一种实施方式，如图2所示，数据处理电路100还可以包括：零欧姆电阻191，连接在模数转换单元110的模拟地与数字地之间。模数转换单元110包括模拟域和数字域。通过该实施方式，能够降低模拟域与数字域之间的干扰，尤其能够提高幅值较小的模拟输入信号的采样精度。
39.作为一种实施方式，如图2所示，数据处理电路100还可以包括：用于降低电源波纹噪声的波纹噪声处理单元192，波纹噪声处理单元192连接在电源与模数转换单元110之间。由此能够降低电源波纹噪声对模数转换单元110的影响。
40.作为一种实施方式，如图2所示，数据处理电路100还可以包括：隔离电源单元193，包括：第一电压输出端，用于向模数转换单元110的模拟域供电；第二电压输出端，用于向模数转换单元110的数字域供电。由此能够数字域对模拟域的影响。
41.在一些实施例中，数据处理电路100的上述一个或多个单元可集成在一个芯片内，例如，输入接口121、通信接口122、第一内存单元131、第二内存单元132、第一dma单元141、第二dma单元142、定时器170和计数器180集成在一个芯片内。模数转换单元110与该芯片通信，输入接口121可为通用输入输出接口(gpio)。
42.本技术实施例还提供了一种风速检测设备。
43.图3示出了根据本公开提供的一种风速检测设备的示意性框图，如图3所示，风速
检测设备300可以包括：超声探头310、模数转换器320、处理器330和通信装置340。在一些实施方式中，风速检测设备300还可以包括滤波器350、电源等，本技术实施例不作赘述。
44.超声探头310用于采集超声回波模拟信号。模数转换器320与超声探头310连接，模数转换器320用于将超声回波模拟信号转换为超声回波数字信号。处理器330与模数转换器320连接，处理器330用于处理超声回波数据生成风速检测结果。通信装置340与处理器330连接，用于发送风速检测结果。
45.风是实时变化的，对这种变化分辨的越清晰，越能够分析出其流动性和规律，为各种实际应用提供数据参考，因此有必要提高数据分辨率和提高输出速率。此外，为了提高准确性通常使用更先进的算法进行数据处理。下面对本技术实施例的实施方式进行描述。
46.如图3所示，处理器330包括：输入接口331，与模数转换器320连接，用于接收超声回波数字信号；第一内存单元332和第二存储单元333；第一dma单元334，用于将输入接口331的超声回波数字信号传输至第一内存单元332；处理单元335，用于处理第一内存单元332存储的超声回波数字信号以产生处理结果并将其存储到第二内存单元333；通信接口336；第二dma单元337，用于将处理结果从第二内存单元333传输至通信接口336。通信装置340可以发送通信接口336中的处理结果。由此，在处理单元335进行数据处理时，能够同时进行数据接收和处理结果发送，能够高速率输出处理结果。并且处理单元335的计算资源不用于数据接收和处理结果发送，能够适用复杂度更高的算法进行风速检测。
47.在满足来奎斯特采样定理的前提下，越高的采样速率就越能够真实的反映回波数据和细节，可以增强的精度，如果采用传统的gpio驱动方式，其速率最高也只能达到数mhz速率，远远达不到要求。
48.为了提高采样速率，作为一种实施方式，通过定时器输出采用时钟信号。如图3所示，处理器330还包括：定时器337，包括：用于输出采样时钟信号clk_adc的第一通道；用于在每个采样时钟信号的上升沿输出第一dma触发信号的第二通道。模数转换器320基于上述采样时钟信号进行采样和转换。第一dma单元334响应于第一dma触发信号进行dma传输。通过该实施方式，能够实现10mhz到40mhz的采样。第一dma单元334可以在传输预设数目的超声回波数字信号后，产生计算触发信号；处理单元335可以响应于计算触发信号处理预设数目的超声回波数字信号。
49.示例性的，通过定时器338生成脉宽调制(pwm)信号，将该脉宽调制信号作为模数转换器320的采样时钟信号。模数转换器320的采样频率可为脉宽调制信号的频率。
50.示例性的，通过定时器338的比较/捕获事件触发dma传输。捕获到上升沿就完成了一个数据的采样过程，产生第一dma触发信号，第一dma单元334响应于第一dma触发信号进行dma传输，将超声回波数字信号从输入接口331传输至第一内存单元332。
51.作为一种实施方式，如图3所示，处理器330还可以包括：计数器339，用于对处理结果的存储次数进行计数，计数器339在达到设定值时输出第二dma触发信号。第二dma单元337响应于第二dma触发信号进行dma传输，也就是将多个处理结果从第二内存单元333传输至通信接口336。在数据传输过程中，并不影响下一次的数据采集和算法识别过程，能够提高风速检测设备的工作效率和采样率。
52.一般地，超声回波模拟信号幅度很小，准确的采集这样的小信号，可以提高风速识别精度。
53.在一些实施方式中，如图3所示，在模数转换器320的输出端与输入接口331之间连接阻抗匹配装置350(例如匹配电阻)，使传输线的阻抗和模数转换器320的阻抗相匹配，防止信号发生反射和震荡，从而提高了数据采样的精准度。
54.在一些实施方式中，如图3所示，采用隔离电源技术，由于开关电源输出的直流电压纹波大，如果直接用该电压驱动模数转换器320，会将噪声叠加到超声波回波信号上，因此，用低纹波噪声的隔离电源360分别提供数字电源和模拟电源给模数转换器320，这样也避免了数字信号噪音(主要是数据线和驱动时钟数据线)叠加到超声回波模拟信号上，能够增加采样精度。
55.在一些实施方式中，如图3所示，模数转换器320的模拟地和数字地通过零欧姆电阻370串接，能够减小噪声。
56.图3所示的风速检测设备300，定时器提供模数转换器的采样时钟信号，能够实现高速率采样；第一dma单元将数据从输入接口传输至第一内存单元，因此处理单元无需参与数据接收；处理单元处理第一内存单元中的数据并将处理结果存储至第二内存单元，第二dma单元将处理结果从第二内存单元传输至通信接口，通信单元发送通信接口中的处理结果，因此处理单元无需参与处理结果发送。由此，在处理单元进行数据处理时，能够同时进行数据接收和处理结果发送，能够高速率输出处理结果。并且，阻抗匹配装置防止信号发生反射和震荡，用低纹波噪声的隔离电源避免了数字信号噪音叠加到超声回波模拟信号上，模数转换器的模拟地和数字地通过零欧姆电阻串接能够减小噪声，能够提高风速检测的精度。
57.以下对风速检测设备300的工作流程进行示例性描述。
58.当风速检测设备300上电启动后，超声探头进行激励，激励完毕后延迟预设时间后进行数据采集，采集完毕后进行回波过零点的计算，然后传输计算结果。其中，定时器输出采样时钟信号，模数转换器基于采样时钟信号将超声回波模拟信号转换为超声回波数字信号，第一dma单元在模数转换器输出超声回波数字信号时，将超声回波数字信号从输入接口传输到第一内存单元，在传输预设数目的超声回波数字信号后，产生计算触发信号，计算触发信号用于通知处理单元处理该预设数目的超声回波数字信号。处理单元处理第一内存单元中的预设数目的超声回波数字信号，得到一个处理结果，将该结果送到第二内存单元中，计数器对存储次数进行计数，当存储预设数目的结果后，触发第二dma单元，该预设数据的结果传输到通信接口，由通信装置发送。
59.以上，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本技术，任何本领域技术人员，在不脱离本技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本技术技术方案内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种数据处理电路，其特征在于，包括：模数转换单元；用于接收所述模数转换单元输出的数据的输入接口；第一内存单元；用于将所述输入接口的数据传输至所述第一内存单元的第一dma单元；第二内存单元；用于处理所述第一内存单元存储的所述数据以产生处理结果并将其存储到所述第二内存单元的处理单元；通信接口；用于将所述处理结果从所述第二内存单元传输至所述通信接口的第二dma单元；用于发送所述通信接口的处理结果的通信单元。2.如权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，还包括：定时器，包括：用于输出采样时钟信号的第一通道；用于在每个采样时钟信号的上升沿输出第一dma触发信号的第二通道；其中，所述模数转换单元基于所述采样时钟信号进行采样和转换；所述第一dma单元响应于所述第一dma触发信号进行dma传输。3.如权利要求2所述的数据处理电路，其特征在于，所述第一dma单元用于在传输预设数目的数据后，产生计算触发信号；所述处理单元用于响应于所述计算触发信号处理所述预设数目的数据。4.如权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，还包括：用于对处理结果的存储次数进行计数的计数器，所述计数器在达到设定值时输出第二dma触发信号；其中，所述第二dma单元响应于所述第二dma触发信号进行dma传输。5.如权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，还包括：用于降低电源波纹噪声的波纹噪声处理单元，所述波纹噪声处理单元连接在电源与所述模数转换单元之间。6.如权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，还包括：零欧姆电阻，连接在所述模数转换单元的模拟地与数字地之间；隔离电源单元，包括：第一电压输出端，用于向所述模数转换单元的模拟域供电；第二电压输出端，用于向所述模数转换单元的数字域供电。7.一种风速检测设备，其特征在于，包括：用于采集超声回波模拟信号的超声探头；模数转换器，与所述超声探头连接，用于将所述超声回波模拟信号转换为超声回波数字信号；处理器，包括：用于接收所述超声回波数字信号的输入接口，与所述模数转换器连接；第一内存单元；用于将所述输入接口的所述超声回波数字信号传输至所述第一内存单元的第一dma单元；第二内存单元；用于处理所述第一内存单元存储的所述超声回波数字信号以
产生处理结果并将其存储到所述第二内存单元的处理单元；通信接口；用于将所述处理结果从所述第二内存单元传输至所述通信接口的第二dma单元；用于发送所述通信接口的所述处理结果的通信装置。8.如权利要求7所述的风速检测设备，其特征在于，所述处理器还包括：定时器，包括：用于输出采样时钟信号的第一通道；用于在每个采样时钟信号的上升沿输出第一dma触发信号的第二通道；其中，所述模数转换器基于所述采样时钟信号进行采样和转换；所述第一dma单元响应于所述第一dma触发信号进行dma传输；所述第一dma单元用于在传输预设数目的超声回波数字信号后，产生计算触发信号；所述处理单元用于响应于所述计算触发信号处理所述预设数目的超声回波数字信号。9.如权利要求7所述的风速检测设备，其特征在于，所述处理器还包括：用于对处理结果的存储次数进行计数的计数器，所述计数器在达到设定值时输出第二dma触发信号；其中，所述第二dma单元响应于所述第二dma触发信号进行dma传输。10.如权利要求7所述的风速检测设备，其特征在于，还包括：零欧姆电阻，连接在所述模数转换器的模拟地与数字地之间；用于降低电源波纹噪声的隔离电源装置，包括：第一电压输出端，用于向所述模数转换器的模拟域供电；第二电压输出端，用于向所述模数转换器的数字域供电；阻抗匹配装置，连接在所述模数转换器的输出端与所述输入接口之间。

技术总结
本公开提供一种数据处理电路和风速检测设备，其中，该数据处理电路包括：模数转换单元；用于接收模数转换单元输出的数据的输入接口；第一内存单元；用于将输入接口的数据传输至第一内存单元的第一DMA单元；第二内存单元；用于处理第一内存单元存储的数据以产生处理结果并将其存储到第二内存单元的处理单元；通信接口；用于将处理结果从第二内存单元传输至通信接口的第二DMA单元；用于发送通信接口的处理结果的通信单元。采用本公开的一个或多个实施例，在处理单元进行数据处理时，能够同时进行数据接收和处理结果发送，能够高速率输出处理结果。处理结果。处理结果。


技术研发人员：赵蔚欣 王迎 汤莉莉 秦东明 杜鸿慧 贾松坡
受保护的技术使用者：中科三清科技有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/9/16