專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，具體為一種應(yīng)用于光纖網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)光纖斷
點(diǎn)的檢測(cè)器。
技術(shù)背景 隨著光纖通信和光電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)期，光纖駐地網(wǎng)絡(luò)中使用的日益增多，對(duì)光纖斷點(diǎn)的檢測(cè)也越來(lái)越重要，也越來(lái)越必不可少。光纖斷點(diǎn)的檢測(cè)的主要目的是保證系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障因素以及故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn)。檢測(cè)方法很多，主要分為人工簡(jiǎn)易測(cè)量和精密儀器測(cè)量。 人工簡(jiǎn)易測(cè)量一般用于快速檢測(cè)光纖的通斷和施工時(shí)用來(lái)分辨所做的光纖。它是用一個(gè)簡(jiǎn)易光源從光纖的一端打入可見(jiàn)光，從另一端觀察哪一根發(fā)光來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法雖然簡(jiǎn)便，但它不能定量人工簡(jiǎn)易測(cè)量光纖的斷點(diǎn)。 精密儀器測(cè)量則是使用光時(shí)域反射儀(0TDR)對(duì)光纖進(jìn)行定量測(cè)量，先對(duì)光纖發(fā)出一個(gè)信號(hào)，然后觀察從某一點(diǎn)上返回來(lái)的是什么信息，這個(gè)過(guò)程會(huì)重復(fù)地進(jìn)行，最后將這些結(jié)果進(jìn)行平均并以軌跡的形式來(lái)顯示，這種方式讀取數(shù)來(lái)不是很方便，這樣對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員的技能要求比較高、非專(zhuān)業(yè)人員難以操作設(shè)備分析結(jié)果、對(duì)故障定位規(guī)程繁雜。[0005] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-5561 (2008) 07-0048-03《光纖斷點(diǎn)測(cè)試儀的研制》實(shí)現(xiàn)了光纖斷點(diǎn)的測(cè)量，此測(cè)試儀是用FPGA的硬件編程語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算、LCD顯示等邏輯功能模塊，然后通過(guò)各個(gè)功能模塊間邏輯調(diào)用實(shí)現(xiàn)光纖斷點(diǎn)的測(cè)量，然而本實(shí)用新型采用以Altera的軟核處理器Nios II為核心，通過(guò)以參數(shù)化概念設(shè)計(jì)的光控制IP核、LCD顯示控制IP核添加到利用QuartersII的SOPC Builder工具集成一個(gè)32位NiosII軟核處理器中，NiosII軟核處理器不斷訪問(wèn)IP核，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息通過(guò)AVALON總線進(jìn)行讀寫(xiě)傳輸，實(shí)現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)顯示功能。在Altera的CycloneII FPGA上構(gòu)成了一個(gè)通過(guò)NiosII軟核處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的SOPC片上系統(tǒng)，這樣當(dāng)進(jìn)行上層軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可以隨時(shí)根據(jù)需要修改和添加新硬件，以滿足新系統(tǒng)需求，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)運(yùn)算
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用QuartersII的SOPC Builder工具集成
NiosII軟核處理器的基于SOPC的模塊化的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器。它以參數(shù)化概念設(shè)計(jì)光控制
IP核、LCD控制IP核，實(shí)現(xiàn)模塊化處理，以Altera的軟核處理器Nios II為核心調(diào)用IP核，
通過(guò)AVAL0N總線讀寫(xiě)寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 本實(shí)用新型所解決的問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) —種新型的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，該裝置包括 —光發(fā)射接收探頭模塊；所述光發(fā)射接收探頭模塊用來(lái)處理光電或電光轉(zhuǎn)換，具有發(fā)射和接收光信號(hào)功能； —光控制與探測(cè)IP模塊；所述光控制與探測(cè)IP模塊與光發(fā)射接收探頭模塊連接，通過(guò)接收AVALON總線的啟動(dòng)信號(hào)，控制發(fā)射接收探頭模塊進(jìn)行發(fā)射或接收光并實(shí)現(xiàn)光電
或電光轉(zhuǎn)換，同時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)用于光控制與探測(cè)IP模塊內(nèi)部晶振的計(jì)數(shù)； 同時(shí)還設(shè)有的LCD顯示控制IP模塊、JTAG接口模塊以及分別用來(lái)連接光控制與
探測(cè)IP模塊、LCD顯示控制IP模塊以及JTAG接口模塊的AVALON總線； 其特征在于， 所述裝置還設(shè)有NiosII軟核處理器，所述NiosII軟核處理器通過(guò)AVALON總線讀寫(xiě)數(shù)據(jù)來(lái)訪問(wèn)IP核(包括光控制與探測(cè)IP和LCD控制IP)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示功能。[0014] 所述光發(fā)射接收探頭模塊內(nèi)部具有驅(qū)動(dòng)，不需要額外的驅(qū)動(dòng)電路。[0015] 所述NiosII軟核處理器是利用QuartersII的SOPC Builder工具集成的。是以Altera的軟核處理器NiosII為核心，以參數(shù)化概念設(shè)計(jì)光控制IP核、LCD顯示控制IP核，并將IP核添加到利用QuartersII的SOPC Builder工具集成的NiosII軟核處理器中。因此新型的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器可視為一個(gè)基于SOPC的模塊化的檢測(cè)器。 這樣可以利用QuartersII的SOPC Builder工具集成一個(gè)32位NiosII軟核處理器，并靈活的調(diào)用編寫(xiě)模塊化的IP核，不需要用硬件編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的功能。[0017] 所述通過(guò)NiosII軟核處理器內(nèi)部所設(shè)的C測(cè)距程序模塊實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算，NiosII軟核處理器將數(shù)據(jù)通過(guò)AVALON總線寫(xiě)入LCD到顯示控制模塊中，并實(shí)現(xiàn)顯示。[0018] 本實(shí)用新型基于Nios II的SOPC平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能，自定義光控制與探測(cè)IP、 LCD顯示控制IP等硬件編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在Altera的CycloneII FPGA上構(gòu)成了一個(gè)新型的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的SOPC片上系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。[0020] 圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)用新型的所述光控制與探測(cè)IP模塊的結(jié)構(gòu)框圖。[0022] 圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)硬件框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。 參見(jiàn)圖l，光控制與探測(cè)IP2的輸入，輸出接口分別連接具有發(fā)射、接收光的光發(fā)
射接收探頭1的輸出，輸入端；光控制與探測(cè)IP 2、 NiosII軟核處理器4、 LCD顯示控制IP
核5掛在AVALON總線3上，LCD顯示器6連接在LCD顯示控制IP核5上。 本實(shí)施例中光發(fā)射接收探頭1具有發(fā)射、接收于一體并能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的光探
頭，其輸出的電信號(hào)控制光控制與探測(cè)IP 2的內(nèi)部晶振的計(jì)數(shù)。此光發(fā)射接收探頭具有集
成化的特點(diǎn)，無(wú)須外圍發(fā)射、接收、轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)電路。 當(dāng)光控制與探測(cè)IP接收到AVALON總線寫(xiě)入的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，光控制與探測(cè)IP給光發(fā)射接收探頭一個(gè)發(fā)射信號(hào)，控制其發(fā)射光，同時(shí)給內(nèi)部晶振一個(gè)啟動(dòng)計(jì)數(shù)信號(hào)；當(dāng)光發(fā)射接收探頭接收到返回光時(shí)，給光控制與探測(cè)IP —個(gè)控制信號(hào)控制計(jì)數(shù)的結(jié)束。[0027] AVALON總線3將采集的計(jì)數(shù)結(jié)果數(shù)據(jù)寫(xiě)入NiosII軟核處理器4， NiosII軟核處
4理器4內(nèi)部C測(cè)距模塊計(jì)算處理，把計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)AVAL0N總線3寫(xiě)入LCD顯示控制 IP核5中，LCD顯示控制IP核5將控制LCD顯示器6顯示出最終結(jié)果。 通過(guò)AVALON總線3進(jìn)行讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)有光發(fā)射啟動(dòng)信號(hào)、光探測(cè)模塊2產(chǎn)生的保存 到寄存器中計(jì)數(shù)信息、NiosII軟核處理器4內(nèi)部C測(cè)距模塊實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果，這些數(shù) 據(jù)信息在NiosII軟核處理器4執(zhí)行時(shí)通過(guò)AVALON總線3不斷的進(jìn)行讀、寫(xiě)處理。 本實(shí)用新型重在講述一種光纖斷點(diǎn)探測(cè)器，重點(diǎn)在于光探測(cè)控制，NiosII軟核通 過(guò)AVALON總線進(jìn)行信息處理部分，對(duì)光處理部分采用了集成處理模塊實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)于光發(fā) 射接收探頭1不做贅述。 參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的光控制與探測(cè)IP結(jié)構(gòu)框圖，包括光發(fā)送控制模塊，光接 收控制模塊，及內(nèi)部晶振計(jì)數(shù)模塊。光控制與探測(cè)IP的光發(fā)送控制模塊的10引腳連接在 AVALON總線上，AVAL0N總線將啟動(dòng)信號(hào)寫(xiě)入，7引腳連接在光發(fā)射接收探頭的發(fā)射端口上， 便于控制光發(fā)射接收探頭的發(fā)射，11引腳連接在計(jì)數(shù)模塊上控制計(jì)數(shù)的啟動(dòng)。 光控制與探測(cè)IP的光接收控制模塊的8引腳連接在光發(fā)射接收探頭的接收端口 上，傳輸光發(fā)射接收探頭返回的電信號(hào)，12引腳連接在計(jì)數(shù)模塊上控制計(jì)數(shù)的結(jié)束。 計(jì)數(shù)模塊通過(guò)11、12引腳讀入控制信號(hào)，計(jì)數(shù)模塊的9引腳連接在AVALON總線 上，AVALON總線通過(guò)9引腳讀計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。 光的發(fā)射、接收時(shí)間信息是通過(guò)光發(fā)射接收探頭轉(zhuǎn)換的電信號(hào)控制FPGA內(nèi)部晶 振進(jìn)行計(jì)數(shù)。AVALON總線通過(guò)10引腳寫(xiě)入光發(fā)送控制模塊一個(gè)啟動(dòng)光發(fā)射信號(hào)后，光發(fā)送 控制模塊通過(guò)7引腳發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)給光發(fā)射接收探頭一個(gè)發(fā)射光信號(hào)，同時(shí)通過(guò)11引 腳給內(nèi)部晶振計(jì)數(shù)模塊一個(gè)開(kāi)始計(jì)數(shù)信號(hào)，當(dāng)光發(fā)射接收探頭返回控制信號(hào)給光接收控制 模塊8引腳時(shí)，光接收控制模塊通過(guò)12引腳給計(jì)數(shù)模塊一個(gè)結(jié)束計(jì)數(shù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接 收之間的計(jì)數(shù)信息的精確采集。并將采集的計(jì)數(shù)信息存儲(chǔ)在寄存器中，以便AVAL0N總線訪 問(wèn)光控制與探測(cè)IP時(shí)，將所采集的時(shí)間信息通過(guò)9引腳寫(xiě)入到NiosII軟核處理器中。 參考圖3，本實(shí)用新型的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)硬件框圖，JTAG調(diào)試模塊連接在AVALON總 線上，控制FPGA的仿真。光控制與探測(cè)IP連接在光發(fā)射接收探頭上，控制光的發(fā)射、接收， 進(jìn)而控制晶振的計(jì)數(shù)，光控制與探測(cè)IP、 NiosII軟核處理器、LCD控制IP等連接在AVALON 總線上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在AVALON總線上的傳輸。 參考圖3中的光發(fā)射接收探頭是一種具有發(fā)射、接收功能于一體的光探頭，能發(fā) 射適合于在單、多模光纖上傳輸?shù)墓?，能?shí)現(xiàn)光電、電光之間的轉(zhuǎn)換，且其內(nèi)部是具有驅(qū)動(dòng) 的一個(gè)集成器件。 當(dāng)光控制與探測(cè)IP接收到光啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，給光發(fā)射接收探頭的發(fā)射端口一個(gè)控 制信號(hào)控制光發(fā)射接收探頭發(fā)射光，同時(shí)光控制與探測(cè)IP給FPGA內(nèi)部晶振一個(gè)控制信號(hào) 控制晶振開(kāi)始計(jì)數(shù)；光發(fā)射接收探頭接收被障礙物反射回來(lái)的光后，給光控制與探測(cè)IP — 個(gè)結(jié)束信號(hào)，此時(shí)光控制與探測(cè)IP給晶振發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)控制晶振結(jié)束計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù) 結(jié)果存儲(chǔ)到寄存器中。 NiosII軟核處理器通過(guò)AVALON總線訪問(wèn)光控制與探測(cè)IP時(shí)，將通過(guò)AVALON總線 把讀取到寄存器中的數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入到NiosII軟核處理器中，NiosII軟核處理器根據(jù)所讀 取數(shù)據(jù)信息，通過(guò)內(nèi)部C軟件編程精確的計(jì)算光的發(fā)送和接收之間的時(shí)間差，并實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn) 距離的計(jì)算，處理得到的數(shù)據(jù)結(jié)果同樣存入到寄存器中，當(dāng)NiosII軟核處理器執(zhí)行LCD顯示控制模塊時(shí)，NiosII軟核處理器通過(guò)AVAL0N總線讀取到處理后的數(shù)據(jù)，并將讀取到得數(shù) 據(jù)通過(guò)AVAL0N總線寫(xiě)入到LCD顯示控制模塊中，LCD顯示器連接在LCD顯示控制模塊接口 上，LCD顯示控制模塊接收到AVALON總線寫(xiě)入的數(shù)據(jù)時(shí)，將控制LCD顯示器顯示相關(guān)的數(shù) 據(jù)結(jié)果。 基于Nios II的SOPC平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能，自定義光控制與探 測(cè)IP、LCD顯示控制IP等硬件編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在Altera的CycloneII FPGA上構(gòu)成了一個(gè)新型的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的SOPC片上系統(tǒng)。 利用QuartersII的SOPC Builder工具集成軟核處理器NiosI14為核心，設(shè)計(jì)的 IP核通過(guò)AVALON總線掛在NiosII軟核處理器上；NiosII軟核處理器通過(guò)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)靈活 的調(diào)用編寫(xiě)模塊化的IP核，及其編寫(xiě)一些較為復(fù)雜的功能模塊，這樣就可以不需要用硬件 編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能的編寫(xiě)。 通過(guò)NiosII軟核處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，把中央控制和外圍接口電路 集成到一塊芯片上，以在設(shè)計(jì)階段根據(jù)實(shí)際需求來(lái)增減外設(shè)的數(shù)量和種類(lèi)，進(jìn)行功能的升 級(jí)及擴(kuò)展。本實(shí)用新型具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，便于推廣使用。 在其它實(shí)施中，可以用同等功效的其他電子器件或者電路代替，也能獲得相同的 功效。參考圖1中所述的光發(fā)射接收探頭也可以采用其它具有發(fā)射接收及光電轉(zhuǎn)換功能于 一體的硬件電路、驅(qū)動(dòng)電路來(lái)代替；參考圖3中NiosII軟核處理、AVALON總線讀寫(xiě)功能的 實(shí)現(xiàn)也可以通過(guò)硬件編程語(yǔ)言在QuartersII環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述 的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求一種光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，該裝置包括一光發(fā)射接收探頭模塊；所述光發(fā)射接收探頭模塊用來(lái)處理光電或電光轉(zhuǎn)換，具有發(fā)射和接收光信號(hào)功能；一光控制與探測(cè)IP模塊；所述光控制與探測(cè)IP模塊與光發(fā)射接收探頭模塊連接，通過(guò)接收AVALON總線的啟動(dòng)信號(hào)，控制發(fā)射接收探頭模塊進(jìn)行發(fā)射或接收光并實(shí)現(xiàn)光電或電光轉(zhuǎn)換，同時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)用于光控制與探測(cè)IP模塊內(nèi)部晶振的計(jì)數(shù)；同時(shí)還設(shè)有的LCD顯示控制IP模塊、JTAG接口模塊以及分別用來(lái)連接光控制與探測(cè)IP模塊、LCD顯示控制IP模塊以及JTAG接口模塊的AVALON總線；其特征在于，所述裝置還設(shè)有NiosII軟核處理器，所述NiosII軟核處理器通過(guò)AVALON總線讀寫(xiě)數(shù)據(jù)來(lái)訪問(wèn)IP核，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，其特征在于，所述光發(fā)射接收探頭模塊內(nèi)部具有驅(qū)動(dòng)，不需要額外的驅(qū)動(dòng)電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，其特征在于，所述NiosII軟核處理器是利用QuartersII的SOPC Builder工具集成的，是以Altera的軟核處理器NiosII為核心，以參數(shù)化概念設(shè)計(jì)光控制IP核、LCD顯示控制IP核，并將IP核添加到利用QuartersII的SOPCBuilder工具集成的NiosII軟核處理器中，因此新型的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器可視為一個(gè)基于SOPC的模塊化的檢測(cè)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，其特征在于，所述通過(guò)NiosII軟核處理器內(nèi)部所設(shè)的C測(cè)距程序模塊實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算，NiosII軟核處理器將數(shù)據(jù)通過(guò)AVALON總線寫(xiě)入LCD到顯示控制模塊中，并實(shí)現(xiàn)顯示。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器，具體為一種利用QuartersII的SOPC Builder工具集成一個(gè)32位NiosII軟核處理器的基于SOPC的檢測(cè)器。本實(shí)用新型可視為一個(gè)集成化、模塊化的測(cè)距儀器。不需要單獨(dú)的硬件外圍計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)電路，也不需要人為的計(jì)算斷點(diǎn)距離，采用NiosII軟核處理、通過(guò)AVALON總線讀寫(xiě)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)最終的斷點(diǎn)檢測(cè)。所述的一種新型的光纖斷點(diǎn)檢測(cè)器還包括具有發(fā)射、接收適合于在單、多模光纖上傳輸?shù)墓獾墓獍l(fā)射接收探頭，在本實(shí)用新型中，光發(fā)射接收探頭是帶有驅(qū)動(dòng)的具有光電、電光轉(zhuǎn)換功能的集合體，處理后的電信號(hào)用于控制光控制與探測(cè)IP核。
文檔編號(hào)G01M11/00GK201464156SQ20092007638
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者任領(lǐng)美, 段菲, 黃維, 龔兆崗 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué);上海邦達(dá)電子系統(tǒng)工程有限公司