CN103916684B - 一种基于pcmcia接口的信号采集传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PCMCIA接口的信号采集传输系统及方法，涉及数字电视机顶盒、一体机、电脑等领域。其中系统包括与机顶盒、CAM卡互连的PCMCIA接口、采集模块、数据传输模块。采集模块对PCMCIA接口上的信号进行采集，通过数据传输模块传送至外部设备，提供了便捷、稳定、低成本高效的采集传输系统及方法。

Description

一种基于PCMCIA接口的信号采集传输系统及方法

技术领域

本发明涉及基于PCMCIA接口的信号采集、传输的技术。

背景技术

PCMCIA是一种广泛用于笔记本、数码相机等电子设备上的一种接口规范（总线结构），PCMCIA同样也广泛应用于数字电视行业。

现有的数字电视机卡分离系统采用继承了数字电视接收系统中的条件接收模块的独立的电路的CAM卡，即数字电视条件接收模块CAM卡，通过PCMCIA接口与数字电视机顶盒或一体机配合使用，实现稳定、高质量的加密数字节目的接收。

但是，当机顶盒或一体机与CAM卡之间的信号数据发生异常，如何对异常进行采集，获取到异常数据来为解决问题提供相应的数据基础是十分重要的，现有的解决方法一般都比较复杂、成本较高，不能很好地对数据进行采集，给予用户相应的解决办法。

因此，如何提供一种基于PCMCIA接口的信号采集方法，使通过PCMCIA进行连接的两个设备或模块之间的信号异常可以得到快速的定位解决是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提出一种基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，包括：与机顶盒、CAM互连的PCMCIA接口、采集模块、数据传输模块；

PCMCIA接口，符合PCMCIA标准的物理特性，用于实现与机顶盒、CAM实现互连互通，作为采集模块的信号的输入来源。

采集模块，对PCMCIA接口上的信号进行采集，缓存、并向数据传输模块发送搬运数据的中断信号；

数据传输模块，为所述系统的主控单元，用于收发所述外部设备的命令和状态、控制采集模块进行采集以及处理中断信号、并将采集后的数据传输到外部设备。）

控制模块，设于所述外部设备，向所述数据传输模块发出采集命令，再由数据传输模块控制采集模块进行采集，对采集的信号进行分析，并定位异常的信号。

本发明所提出的基于PCMCIA接口的信号采集传输方法，包括如下步骤：

步骤1：将本发明中的PCMCIA接口连接到数字电视设备的PCMCIA母槽中，将CAM卡的PCMCIA接口连接到本发明中的PCMCIA接口上，实现三者的互连互通，采集模块的可编程器件门电路与本发明中的PCMCIA接口连接。由数据传输模块（如USB、网卡）向控制模块上报就绪状态；

步骤2：控制模块向数据传输模块发送采集命令，数据传输模块控制采集模块开始采集；

步骤3：采集模块进行信号采集，由可编程器件门电路中的采集逻辑将PCMCIA接口上的时钟信号之一的时钟周期作为有效周期，采集逻辑根据有效周期进行周期性采样，在一个有效周期内，同时对PCMCIA接口上的所有信号进行采集，形成这一有效周期内的信号组，并对信号组的数据进行封装，存储至硬件缓存区；

步骤4：所述可编程器件门电路判断信号组的数据是否达到预定的数据量；若未达到，返回至步骤3，若达到，执行步骤5；

步骤5：所述可编程器件门电路向数据传输模块发送中断信号；

步骤6：所述数据传输模块接收中断信号，其处理器配置USB端点的参数,包括根据硬件缓冲区预设的数据量设置端点的传输数据大小、设置外部总线接口为USB 端点的源地址，启动USB控制器进行传输，USB控制器自动完成通过外部总线接口将数据从硬件缓存区搬运到USB端点缓冲区，再按照USB标准协议，将USB端点缓冲区中的数据传输到外部设备；

步骤7：所述外部设备的控制模块对采集的信号进行分析，并定位异常信号。

本发明将通过PCMCIA接口与机顶盒、CAM卡实现互连，并对机顶盒与CAM卡之间的负载到PCMCIA接口上的信号进行采集并传输到外部设备，以供外部设备进行分析、定位，十分便捷有效。

附图说明

下面，对照附图和较佳实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的工作原理图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。应当理解，对具体实施例的说明仅仅用以解释本发明提出的技术方案，并非限定本发明。

如图1所示，本发明所提出的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，主要由与机顶盒、CAM互连的PCMCIA接口3、采集模块2、数据传输模块1组成。采集模块对PCMCIA接口上的信号进行采集、缓存，并向数据传输模块发送搬运数据的中断信号，数据传输模块为主控单元，用于收发所述外部设备内的控制模块的命令和状态、控制采集模块进行采集以及中断信号、并将采集后的数据传输到外部设备，外部设备可以是手机、平板电脑等日常电子终端，外部设备中还可以设置控制模块，控制模块可以向数据传输模块发送采集命令，控制采集模块进行采集，并且对于数据传输模块发送过来的信号数据进行分析，并定位异常的信号。

其中，采集模块包括处理电路和晶振源，处理电路可以是可编程器件门电路，也可以是集成电路，本实施例中，处理电路采用可编程器件门电路，其为一个独立的FPGA硬件电路，但不限于FPGA，在FPGA硬件电路内编写硬件逻辑描述语言(如Verilog)作为采集逻辑，采集逻辑采集PCMCIA接口上的信号（包括时钟信号），并且将其中一个时钟信号的时钟周期作为有效周期，例如，MICLK、MOCLK等信号的时钟周期，采集PCMCIA接口上的所有信号，包括MICLK、MISTRT、MIVAL、MDI0～MDI7、MOCLK、MOSTRT、MOVAL、MDO0～MDO7信号、自定义数据如计数值、时间戳等信号，或其中任何一种信号的组合。

数据传输模块包括外部总线接口（External Bus interface,简称EBI）、外部传输器件、控制器和处理器，外部总线接口与FPGA硬件电路中的输入输出管脚相连接，这样就将数据传输模块与FPGA硬件电路相连接了，外部传输器件用于将数据传输模块与外部设备相连接，可以采用USB，控制器用于控制外部传输器件，例如USB控制器。处理器的中断输入管脚与FPGA硬件电路的中断信号相连接，用于接收FPGA硬件电路的中断信号。处理器还配置USB端点的参数，包括设定端点的传输数据大小、设置外部总线接口为USB 端点的源地址，启动USB控制器进行传输，USB控制器自动将采集后的信号传输到外部设备。

采集时，将需要被采集的信号（包括时钟信号MICLK）连接到FPGA硬件电路上的输入输出管脚，并外接晶振源提供FPGA硬件电路的工作时钟，并对工作时钟倍频以达到被采集信号的2倍以上的频率。然后采集逻辑根据有效周期进行周期性采样，即在MICLK出现一个周期时，同时对PCMCIA接口上的所有信号进行采集，形成这一有效周期内的信号组，再通过向数据传输模块发送传输信号，将采集的信号组传输出去，传输信号可以是中断信号也可以是数据搬运请求信号。FPGA硬件电路还可以设有一个硬件缓冲区，可以将信号组的数据按照自定义的特定格式暂存到硬件缓冲区中，待硬件缓冲区中的数据达到预设的数据量时，再向数据传输模块发送一次中断信号，请求数据传输模块将数据搬运出去，使用硬件缓冲区作用可以减少向数据传输模块的处理器发送中断信号的次数，减少处理器的响应压力，同时提高传输效率。但是也可以根据处理器对中断的处理能力进行适当的裁剪或者直接去掉。以减少FPGA芯片成本。对于硬件缓冲区内数据量大小的设置可以根据数据传输模块的处理器的处理能力，以及USB的传输效率进行设定。

接收时，处理器接收到中断信号后，进入中断处理程序。在中断处理程序中，处理器配置USB端点的参数，包括传输大小、传输源数据地址等参数，在本实施例中传输源数据地址为EBI地址，然后启动USB进行传输。一般情况下，在初始化过程完成USB接口中端点的基本配置如端点个数、各端点类型等，减少在中断处理程序的处理时间。在USB启动传输后，不需要额外处理，由USB控制器自动完成传输。其工作原理为：由USB内部的直接内存存取（DMA）通过EBI，将数据从FPGA硬件电路的硬件缓存区搬运到USB端点缓冲区，再由USB控制器按照USB的标准协议，将USB端点缓冲区中的数据传输到外部设备。

在所述的数据传输模块中还需有相应的系统控制程序，系统控制程序在初始化过程对USB接口中的端点进行配置，一般包括四个端点，分别为：默认的控制端点，用于设备中USB枚举等控制；接收外部设备（如PC）命令的端点，配置为中断方式；向外部设备返回系统状态（如Ready状态）的端点，配置为中断方式；传输采集数据到外部设备(如PC)的端点，配置为BULK方式。在枚举过程中，配置USB传输速度为高速传输。根据实际的采集数据速率，适当调整USB端点配置，以满足实际的需求。

本发明的数据传输模块除了采用USB接口外，还可以采用网线接口、SATA、eSATA等。这些接口的通用性强、传输速度快、质量高。例如，USB2.0协议能达到480Mbps速率，USB3.0则可达几个Gbps～几十Gbps，可以满足实际的数据传输要求。

本发明通过PCMCIA接口供电，不需要再进行额外供电，节省产品的空间和生产成本，满足产品低功耗、简洁的需求。

如图2所示，本发明所提出的基于PCMCIA接口的信号采集传输方法，包括如下步骤：

步骤1：将本发明中的PCMCIA接口连接到数字电视设备的PCMCIA母槽中，将CAM卡的PCMCIA接口连接到本发明中的PCMCIA接口上，实现三者的互连互通，采集模块的可编程器件门电路与本发明中的PCMCIA接口连接。由数据传输模块（如USB、网卡）向控制模块上报就绪状态；

步骤2：控制模块向数据传输模块发送采集命令，数据传输模块控制采集模块开始采集;

步骤3：采集模块进行信号采集，由FPGA硬件电路中的采集逻辑将PCMCIA接口上的时钟信号之一的时钟周期作为有效周期，采集逻辑根据有效周期进行周期性采样，在一个有效周期内，同时对PCMCIA接口上的所有信号进行采集，形成这一有效周期内的信号组，并对信号组的数据进行封装，存储至硬件缓存区；

步骤4：所述可编程器件门电路判断信号组的数据是否达到预定的数据量；若未达到，返回至步骤3，若达到，执行步骤5；

步骤5：所述可编程器件门电路向数据传输模块发送中断信号；

步骤6：所述数据传输模块接收中断信号，其处理器配置USB端点的参数，包括根据硬件缓冲区预设的数据量设置端点的传输数据大小、设置外部总线接口为USB 端点的源地址，启动USB控制器进行传输，USB控制器自动完成通过外部总线接口，将数据从硬件缓存区搬运到USB端点缓冲区，再按照USB标准协议，将USB端点缓冲区中的数据传输到外部设备；

步骤7：外部设备的控制模块接收相应的采集信号，并且对数据进行存储，以便进行分析，并定位异常信号。外部设备（电脑、平板）还可根据不同的需要，向所述装置发送不同的命令。包括但不限于：发送停止采集的命令、发送只采集部分信号的命令、获取系统状态（如Ready状态）的命令等。

Claims (8)

1.一种基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，其特征在于包括：与机顶盒、CAM互连的PCMCIA接口、采集模块、数据传输模块；

采集模块，对PCMCIA接口上的信号进行采集，并向数据传输模块发送传输信号；

数据传输模块，接收传输信号，将采集的信号发送给外部设备；

所述采集模块包括：

处理电路，包括可编程器件门电路、集成电路，其内设有采集逻辑，所述采集逻辑将PCMCIA接口上的时钟信号之一的时钟周期作为有效周期，采集逻辑根据有效周期进行周期性采样，在一个有效周期内，同时对PCMCIA接口上的所有信号进行采集，形成这一有效周期内的信号组，再通过向数据传输模块发送中断信号，将采集的信号组传输出去；

晶振源，为处理电路提供工作时钟。

2.如权利要求1所述的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，其特征在于：所述处理电路还设有硬件缓存区，用于存储所述信号组的数据，所述硬件缓存区内的数据达到预定的数据量，处理电路向数据传输模块发送传输信号，所述传输信号包括：数据搬运请求信号、中断信号。

3.如权利要求2所述的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，其特征在于：所述数据传输模块包括：

外部总线接口，用于将数据传输模块与所述采集模块的处理电路相连接；

外部传输器件，用于将数据传输模块与外部设备相连接；

控制器，用于控制所述外部传输器件；

处理器，用于接收所述处理电路的传输信号，配置外部传输器件的端口参数，设定传输数据大小、配置端点源地址，启动控制器进行传输。

4.如权利要求3所述的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，其特征在于：所述外部传输器件和控制器采用USB和USB控制器，所述处理器配置USB端点的参数，包括根据硬件缓冲区预设的数据量设置端点的传输数据大小、设置外部总线接口为USB 端点的源地址，启动USB控制器进行传输，USB控制器自动完成通过外部总线接口，将数据从硬件缓存区搬运到USB端点缓冲区，再按照USB标准协议，将USB端点缓冲区中的数据传输到外部设备。

5.如权利要求1所述的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，其特征在于：所述信号组包括MICLK、MISTRT、MIVAL、MDI0～MDI7、MOCLK、MOSTRT、MOVAL、MDO0～MDO7、计数值的其中任意一种信号或几种信号的组合。

6.如权利要求1所述的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，其特征在于，所述信号采集传输系统通过PCMCIA接口供电。

7.如权利要求1所述的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统，其特征在于，还包括一控制模块，所述控制模块设于所述外部设备，发出采集命令，对采集的信号进行分析，并定位异常的信号，所述采集模块在数据传输模块接收到采集命令后，由数据传输模块通过EBI总线接口，控制采集模块进行采集。

8.一种通过如权利要求1所述的基于PCMCIA接口的信号采集传输系统实现的采集传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过所述PCMCIA接口连接数字电视设备的PCMCIA母槽和CAM卡，采集模块的可编程器件门电路与所述PCMCIA接口连接，由数据传输模块向控制模块上报就绪状态；

步骤2：控制模块向数据传输模块发送采集命令，数据传输模块控制采集模块开始采集;

步骤3：由处理电路中的采集逻辑将PCMCIA接口上的时钟信号之一的时钟周期作为有效周期，采集逻辑根据有效周期进行周期性采样，在一个有效周期内，同时对PCMCIA接口上的所有信号进行采集，形成这一有效周期内的信号组，并对信号组的数据进行封装，存储至硬件缓存区；

步骤4：所述处理电路判断信号组的数据是否达到预定的数据量；若未达到，返回至步骤3，若达到，执行步骤5；

步骤5：所述处理电路向数据传输模块发送传输信号；

步骤6：所述数据传输模块接收传输信号，其处理器配置USB端点的参数,包括根据硬件缓冲区预设的数据量设置USB端点的传输数据大小、设置外部总线接口为USB 端点的源地址，启动USB控制器进行传输，USB控制器自动完成通过外部总线接口，将数据从硬件缓存区搬运到USB端点缓冲区，再按照USB标准协议，将USB端点缓冲区中的数据传输到外部设备；

步骤7：所述外部设备的控制模块对采集的信号进行分析，并定位异常信号。