一种数据采集方法和装置.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510033281.5 (22)申请日 2015.01.22 G01D 21/02(2006.01) (71)申请人 浪潮（北京）电子信息产业有限公司 地址 100085 北京市海淀区上地信息路 2 号 2-1号C栋1层 (72)发明人 黄小东 薛广营 吴浩 (74)专利代理机构 北京安信方达知识产权代理 有限公司 11262 代理人 王康 李丹 (54) 发明名称 一种数据采集方法和装置 (57) 摘要 本发明公开了一种数据采集方法和装置，包 括 ：预先将至少一个 IP 核集成到现场可编程门阵 列FPGA器件中，IP核至少包括中央

2、处理器CPU、电 压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模 块，CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在 位检测模块分别独立运行，并通过总线进行数据 交换 ；通过电压检测模块采集板卡的电压，和 / 或 温湿度检测模块采集系统环境的温湿度，和 / 或 板卡在位检测模块采集板卡在位信息。通过本发 明方法，能够有效提高数据采集的效率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104501877 A (43)申请公布日 2015.04.08 CN 104501877 A 1/2 页 2 1

3、.一种数据采集方法，其特征在于，包括 ： 预先将至少一个 IP 核集成到现场可编程门阵列 FPGA 器件中，所述 IP 核至少包括中 央处理器 CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块，所述 CPU、电压检测模 块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块分别独立运行，并通过总线进行数据交换 ； 通过所述电压检测模块采集板卡的电压，和 / 或所述温湿度检测模块采集系统环境的 温湿度，和 / 或所述板卡在位检测模块采集板卡在位信息。 2.根据权利要求 1 所述的数据采集方法，其特征在于，所述预先将至少一个 IP 核集成 到现场可编程门阵列 FPGA 器件中之后，还包括 ： 所述 FPGA

4、器件中的 IP 核分别独立运行。 3.根据权利要求1或2所述的数据采集方法，其特征在于，所述电压检测模块采集板卡 的电压，包括 ： 所述电压检测模块使能电压检测器件采集各板卡的电压值，并将采集到的电压值存储 在寄存器 ； 所述电压检测模块读取电压检测器件的寄存器，获取各板卡的电压值。 4.根据权利要求1或2所述的数据采集方法，其特征在于，所述温湿度检测模块采集系 统环境的温湿度，包括 ： 所述温湿度检测模块实时采集系统环境的温湿度 ；或者 所述温湿度检测模块预先设置温湿度阈值，如果使能传感器采集系统环境温湿度并进 行数字化处理，将经过处理的温湿度存储在寄存器 ；如果传感器的数据线的电平超过温湿

5、 度阈值，所述温湿度检测模块读取传感器的寄存器，获取系统环境的温湿度。 5.根据权利要求1或2所述的数据采集方法，其特征在于，所述板卡在位检测模块采集 板卡在位信息，包括 ： 选择采集方式 ； 若选择直接读取的方式，则所述板卡在位检测模块直接采集各板卡的在位信号 ； 若选择通过I 2 C总线读取的方式，则所述板卡在位检测模块通过I 2 C总线获取预先存储 在扩展 IO 器件寄存器中的各板卡在位信息。 6.一种数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置集成到现场可编程门阵列 FPGA 器件中，所述数据采集装置包括 ： 中央处理器 CPU ； 电压检测模块，用于采集板卡的电压 ； 温湿度检测模块，

6、用于采集系统环境的温湿度 ； 板卡在位检测模块，用于采集板卡在位信息 ； 所述 CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块分别独立运行，并通过 总线进行数据交换。 7.根据权利要求 6 所述的数据采集装置，其特征在于，所述 CPU 为 Nios II CPU ； 所述总线为 Avalon 总线 ； 所述数据采集装置还包括 ：外设模块，所述外设模块包括 : 同步动态随机存储器 SDRAM 模块 Flash 模块、通用异步收发传输器 UART 模块和可编程输入 / 输出 PIO 模块。 8.根据权利要求6或7所述的数据采集装置，其特征在于，所述电压检测模块用于采集 权 利 要 求 书C

7、N 104501877 A 2/2 页 3 板卡的电压，具体为 ： 所述电压检测模块使能电压检测器件采集各板卡的电压值，并将采集到的电压值存储 在寄存器 ； 所述电压检测模块读取电压检测器件的寄存器，获取各板卡的电压值。 9.根据权利要求6或7所述的数据采集装置，其特征在于，所述温湿度检测模块用于采 集系统环境的温湿度，具体为 ： 所述温湿度检测模块实时采集系统环境的温湿度 ；或者 所述温湿度检测模块预先设置温湿度阈值，如果使能传感器采集系统环境温湿度并进 行数字化处理，将经过处理的温湿度存储在寄存器 ；如果传感器的数据线的电平超过温湿 度阈值，所述温湿度检测模块读取传感器的寄存器，获取系统环

8、境的温湿度。 10.根据权利要求 6 或 7 所述的数据采集装置，其特征在于，所述板卡在位检测模块用 于采集板卡在位信息，具体为 ： 选择采集方式 ； 若选择直接读取的方式，则所述板卡在位检测模块直接采集各板卡的在位信号 ； 若选择通过I 2 C总线读取的方式，则所述板卡在位检测模块通过I 2 C总线获取预先存储 在扩展 IO 器件寄存器中的各板卡在位信息。 权 利 要 求 书CN 104501877 A 1/4 页 4 一种数据采集方法和装置 技术领域 0001 本发明涉及数据处理技术领域，尤指一种数据采集方法和装置。 背景技术 0002 在服务器的运行过程中，必须要对系统环境和运行参数进行

9、检测，以确保服务器 处于正常的工作状态。在对环境参数进行采集时，传感器将会作为前端采集数据的主要器 件。 0003 目前，传感器采集数据的方式主要有采用微处理器、采用数字信号处理器 (DSP， digital signal processing) 处理器。在对服务器的系统环境和运行参数进行检测时，采 用微处理器或 DSP 进行数据采集，会通过软件模拟一些特定的总线时序要求，例如串行外 设接口 (SPI，Serial Peripheral Interface) 等，但这样会降低处理器的工作效率。此外， 当系统某些部分升级时，如果微处理器器件或 DSP 的资源较少，可能会导致需要升级微处 理器或

10、DSP，从而增加设计的复杂程度。 发明内容 0004 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数据采集方法和装置，能够有效提高 数据采集的效率。 0005 为了达到本发明目的，本发明提供了一种数据采集方法包括 ：预先将至少一个 IP 核集成到现场可编程门阵列 FPGA 器件中，所述 IP 核至少包括中央处理器 CPU、电压检测 模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块，所述 CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板 卡在位检测模块分别独立运行，并通过总线进行数据交换 ；通过所述电压检测模块采集板 卡的电压，和/或所述温湿度检测模块采集系统环境的温湿度，和/或所述板卡在位检测模 块采集板卡在位信息。

11、 0006 所述预先将至少一个IP核集成到现场可编程门阵列FPGA器件中之后，还包括 ：所 述 FPGA 器件中的 IP 核分别独立运行。 0007 所述电压检测模块采集板卡的电压，包括 ：所述电压检测模块使能电压检测器件 采集各板卡的电压值，并将采集到的电压值存储在寄存器 ；所述电压检测模块读取电压检 测器件的寄存器，获取各板卡的电压值。 0008 所述温湿度检测模块采集系统环境的温湿度，包括 ：所述温湿度检测模块实时采 集系统环境的温湿度 ；或者所述温湿度检测模块预先设置温湿度阈值，如果使能传感器采 集系统环境温湿度并进行数字化处理，将经过处理的温湿度存储在寄存器 ；如果传感器的 数据线的

12、电平超过温湿度阈值，所述温湿度检测模块读取传感器的寄存器，获取系统环境 的温湿度。 0009 所述板卡在位检测模块采集板卡在位信息，包括 ：选择采集方式 ；若选择直接读 取的方式，则所述板卡在位检测模块直接采集各板卡的在位信号 ；若选择通过I 2 C总线读取 的方式，则所述板卡在位检测模块通过 I 2 C 总线获取预先存储在扩展 IO 器件寄存器中的各 说 明 书CN 104501877 A 2/4 页 5 板卡在位信息。 0010 本发明提供了一种数据采集装置，所述数据采集装置集成到现场可编程门阵列 FPGA 器件中，所述数据采集装置包括 ：中央处理器 CPU ；电压检测模块，用于采集板卡的

13、电 压 ；温湿度检测模块，用于采集系统环境的温湿度 ；板卡在位检测模块，用于采集板卡在位 信息 ；所述 CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块分别独立运行，并通 过总线进行数据交换。 0011 所述CPU为Nios II CPU ；所述总线为Avalon总线 ；所述数据采集装置还包括 ：外 设模块，所述外设模块包括 : 同步动态随机存储器 SDRAM 模块 Flash 模块、通用异步收发传 输器 UART 模块和可编程输入 / 输出 PIO 模块。 0012 所述电压检测模块用于采集板卡的电压，具体为 ：所述电压检测模块使能电压检 测器件采集各板卡的电压值，并将采集到的电压值存

14、储在寄存器 ；所述电压检测模块读取 电压检测器件的寄存器，获取各板卡的电压值。 0013 所述温湿度检测模块用于采集系统环境的温湿度，具体为 ：所述温湿度检测模块 实时采集系统环境的温湿度 ；或者所述温湿度检测模块预先设置温湿度阈值，如果使能传 感器采集系统环境温湿度并进行数字化处理，将经过处理的温湿度存储在寄存器 ；如果传 感器的数据线的电平超过温湿度阈值，所述温湿度检测模块读取传感器的寄存器，获取系 统环境的温湿度。 0014 所述板卡在位检测模块用于采集板卡在位信息，具体为 ：选择采集方式 ；若选择 直接读取的方式，则所述板卡在位检测模块直接采集各板卡的在位信号 ；若选择通过I 2 C总

15、 线读取的方式，则所述板卡在位检测模块通过 I 2 C 总线获取预先存储在扩展 IO 器件寄存器 中的各板卡在位信息。 0015 与现有技术相比，本发明包括 ：预先将至少一个 IP 核集成到现场可编程门阵列 FPGA器件中，所述IP核至少包括中央处理器CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在 位检测模块，所述 CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块分别独立运行， 并通过总线进行数据交换 ；通过所述电压检测模块采集板卡的电压，和 / 或所述温湿度检 测模块采集系统环境的温湿度，和 / 或所述板卡在位检测模块采集板卡在位信息。本发明 通过设置电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在

16、位检测模块，且各模块分别独立运行，从 而可以通过并行的方式对所需要的数据进行采集，有效提高了数据采集的效率，且有效利 用了系统资源。 0016 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 附图说明 0017 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本 申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。 0018 图 1 是本发明数据采集装置的结构示意图。 0019 图 2 是本发明数据采

17、集方法的流程示意图。 说 明 书CN 104501877 A 3/4 页 6 具体实施方式 0020 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明 的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中 的特征可以相互任意组合。 0021 在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中 执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺 序执行所示出或描述的步骤。 0022 现场可编程门阵列 FPGA(FPGA，Field Programmable Gate Array) 是一种高集 成度器

18、件，能够完成复杂时序和组合逻辑电路的处理，可通过硬件描述语言，例如 Vreilog HDL 和 VHDL 等，进行编程实现所需功能，基于硬件描述语言的器件在速度上具有一定的优 势。IP 核是 FPGA 常用的功能模块，在进行数据采集时，FPGA 能够进行并行处理，可以通过 调用 IP 核来实现复杂的逻辑，且 IP 核是独立运行的，容易实现信息的同步。 0023 本 发 明 基 于 FPGA 进 行 实 时 数 据 采 集，主 要 应 用 于 Intel 架 构 (IA，Intel Architecture) 的八路服务器，检测服务器系统的电压、温度、湿度、板卡在位等信息。当然 也可以应用于其他

19、类型的服务器，在此不限制。 0024 图1是本发明数据采集装置的结构示意图。如图1所示，该数据采集装置为IP核， 包括 ： 0025 中央处理器 (CPU，Central Processing Unit) ； 0026 在本发明的具体实施例中，采用Nios II CPU，该Nios II CPU是一款通用的RISC 结构的 CPU，广泛用于嵌入式应用。 0027 总线 ； 0028 在本发明的具体实施例中，采用Avalon总线，该Avalon总线是一种协议较为简单 的片内总线。 0029 外设模块 ； 0030 在本发明的具体实施例中，外设模块包括:同步动态随机存储器(SDRAM， Synch

20、ronous Dynamic Random Access Memory) 模块、Flash 模块、通用异步收发传输器 (UART，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)模块和可编程输入/输出(PIO， Programming Input/Output) 模块，运行外设模块实现系统控制、处理数据以及与外部设备 进行通信。 0031 电压检测模块 ； 0032 在本发明的具体实施例中，电压检测模块用于检测服务器系统中各板卡的电压情 况，前端电压检测器件采集到各板卡的电压值并存储，然后电压检测模块从电压检测器件 的寄存器采集，从而获取到各板卡的电压值

21、。 0033 温湿度检测模块 ； 0034 在本发明的具体实施例中，温湿度检测模块会实时检测服务器系统环境的温湿度 情况，前端传感器采用的是DHT11温湿度传感器，该DHT11温湿度传感器能够采集到环境的 温湿度数据并进行数字化处理，温湿度检测模块通过读取 DHT11 寄存器，获取系统环境当 前的温湿度情况。 0035 板卡在位检测模块 ； 说 明 书CN 104501877 A 4/4 页 7 0036 板卡在位检测模块提供了两种采集方式，一种是直接采集各板卡的在位信号判断 板卡是否在位，另一种各板卡在位信息先被扩展 IO 器件采集，然后板卡在位检测模块通过 I 2 C 总线读取扩展 IO

22、器件的寄存器，获取板卡在位信息。 0037 如图 1 所示，CPU、外设模块、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块 通过 Avalon 总线进行数据交换。 0038 CPU、外设模块、温湿度检测模块、电压检测模块和板卡在位检测模块能够分别独 立运行，并可以根据实际使用需求打开或关闭这些模块。 0039 图 2 是本发明本发明数据采集方法的流程示意图，如图 2 所示，包括 ： 0040 步骤 21，预先将至少一个 IP 核集成到现场可编程门阵列 FPGA 器件中，所述 IP 核 至少包括 CPU、电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块，所述 CPU、电压检测模 块、温湿度检测模

23、块和板卡在位检测模块分别独立运行，并通过总线进行数据交换。 0041 在本步骤中，如果多个 IP 核集成到 FPGA 器件中，多个 IP 核分别独立运行。 0042 步骤 22，通过所述电压检测模块采集板卡的电压，和 / 或所述温湿度检测模块采 集系统环境的温湿度，和 / 或所述板卡在位检测模块采集板卡在位信息。 0043 在本步骤中，如果需要采集板卡的电压，电压检测模块先使能前端电压检测器件 采集各板卡的电压值，并将采集到的电压值存储在寄存器 ；电压检测模块读取电压检测器 件的寄存器，获取各板卡的电压值。 0044 如果需要采集系统环境的温湿度，温湿度检测模块先使能前端传感器采集系统环 境温

24、湿度并进行数字化处理，并将经过处理的温湿度存储在寄存器 ；温湿度检测模块读取 传感器的寄存器，获取系统环境的温湿度 ； 0045 其中，温湿度检测模块可以实时读取传感器的寄存器，获取系统环境的温湿度 ；也 可以预先设置温湿度阈值，如果温湿度检测模块判断出传感器的数据线的电平超过温湿度 阈值时，再读取传感器的寄存器，获取系统环境的温湿度。 0046 如果需要采集板卡在位信息，选择采集方式 ：若选择直接读取的方式，则板卡在位 检测模块直接采集各板卡的在位信号 ；若选择通过I 2 C总线读取的方式，则板卡在位检测模 块通过 I 2 C 总线获取预先存储在扩展 IO 器件寄存器中的各板卡在位信息。 0

25、047 本发明的数据采集方法和数据采集装置对应，因此，数据采集方法具体的实现细 节可参看数据采集装置，在此不赘述。 0048 本发明中，通过设置电压检测模块、温湿度检测模块和板卡在位检测模块，且各模 块分别独立运行，从而可以通过并行的方式对所需要的数据进行采集，有效提高了数据采 集的效率，且有效利用了系统资源。 0049 虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的 实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭 露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明 的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。 说 明 书CN 104501877 A 1/1 页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104501877 A