一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置及方法，該信號(hào)隔離調(diào)理裝置包括若干功能模塊通用接口、通道管理電路、外部輸入接口以及外部輸出接口。本發(fā)明具有以下有益效果：對(duì)于不同信號(hào)的隔離調(diào)理只需在本裝置上更換功能模塊即可完成，降低成本；最多可以安裝三塊功能模塊，多個(gè)裝置可以并聯(lián)使用，可兼顧成本和效率；可以自動(dòng)配置功能模塊中物理通道的邏輯映射關(guān)系、在線調(diào)整功能模塊參數(shù)，外部設(shè)備使用更加便捷；可以自動(dòng)修正物理通道的參數(shù)、調(diào)理精度高；采用標(biāo)準(zhǔn)3U插卡式結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。
【專利說明】—種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)測(cè)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、存儲(chǔ)及使用維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，成為保障支持的重要組成部分。隨著測(cè)試需求的不斷變化和技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)組建、開發(fā)、維護(hù)、替換、升級(jí)的周期和成本提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)封閉結(jié)構(gòu)體系的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足。以VX1、PC1、PXI等測(cè)量總線為代表的虛擬儀器測(cè)試技術(shù)很好的解決了以上問題，將計(jì)算機(jī)引入測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)試平臺(tái)的通用化，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的測(cè)試電路，使整個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)便于擴(kuò)展、移植和升級(jí)換代。目前主流的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)都是采用“通用控制器+特定功能模塊”的模式構(gòu)建，在這種模式下由于各種特定功能模塊使用的是標(biāo)準(zhǔn)板卡，對(duì)于接口信號(hào)的電氣特征都有統(tǒng)一的約定，例如=DAQ卡電壓幅值在±10V以內(nèi)、數(shù)字采集卡要求TTL電平邏輯。因此，如何將被測(cè)信號(hào)電氣特征調(diào)理到標(biāo)準(zhǔn)格式就成為一項(xiàng)重要的工作。相對(duì)于控制器和功能模塊的通用化，隔離調(diào)理模塊由于不同的被測(cè)對(duì)象在信號(hào)類型、數(shù)量和特征上都存在巨大的差異，如何在兼顧成本和效率的前提下進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)就成為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)通用化的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置及方法。具體的技術(shù)方案如下:
一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，包括若干功能模塊通用接口、通道管理電路、外部輸入接口以及外部輸出接口 ；外部輸入接口與通道管理電路連接，外部輸入接口分別與若干功能模塊通用接口連接，通道管理電路分別與若干功能模塊通用接口連接，若干功能模塊通用接口分別與外部輸出接口連接；其中，外部輸入接口用于輸入待隔離調(diào)理信號(hào)和參數(shù)調(diào)整指令，通道管理電路用于對(duì)功能模塊通用接口進(jìn)行控制和管理，功能模塊通用接口用于裝配所需的功能模塊，外部輸出接口用于輸出隔離調(diào)理后的信號(hào)；
功能模塊通用接口包括功能模塊輸入接口和功能模塊輸出接口，功能模塊輸入接口分別與外部輸入接口和通道管理電路連接，功能模塊輸出接口與外部輸出接口連接；功能模塊輸入接口和功能模塊輸出接口之間用于安裝所需的功能模塊；
通道管理電路包括相互連接的主控制器和總線驅(qū)動(dòng)器，總線驅(qū)動(dòng)器與外部輸入接口連接，主控制器分別與若干功能模塊通用接口的功能模塊輸入接口連接；總線驅(qū)動(dòng)器用于實(shí)現(xiàn)主控制器與外部輸入接口之間的通信。
[0004]作為優(yōu)化方案，主控制器的型號(hào)為PIC18F45K22。
[0005]作為優(yōu)化方案，總線驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)為MAX485ESA。
[0006]作為優(yōu)化方案，功能模塊輸入接口和功能模塊輸出接口均為TFM-120-01-L-S-LC接插件。
[0007]作為優(yōu)化方案，外部輸入接口為符合IEC 61076-4-101標(biāo)準(zhǔn)的A型110芯的連接器。
[0008]作為優(yōu)化方案，外部輸出接口為標(biāo)準(zhǔn)D型37芯連接器。
[0009]一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理方法，包括如下步驟:
步驟Si，在功能模塊通用接口上設(shè)置所需的功能模塊；利用主控制器向所有功能模塊輸入接口獲取并存儲(chǔ)通道信息，并將通道信息通過總線驅(qū)動(dòng)器發(fā)送到外部輸入接口，利用外部輸入接口將通道信息向外部發(fā)送；
步驟S2，利用外部輸入接口接收通道調(diào)整指令，并將通道調(diào)整指令經(jīng)由總線驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)給主控制器；主控制器對(duì)通道調(diào)整指令進(jìn)行解析后，發(fā)送一控制指令給相應(yīng)的功能模塊輸入接口 ；
步驟S3，利用外部輸入接口接收待隔離調(diào)理信號(hào)，并將待隔離調(diào)理信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的功能模塊輸入接口；
步驟S4,功能模塊通用接口上裝載的功能模塊根據(jù)控制指令調(diào)整調(diào)理系數(shù)，并對(duì)待隔離調(diào)理信號(hào)進(jìn)行隔離調(diào)理，功能模塊輸出接口將隔離調(diào)理后的信號(hào)發(fā)送到外部輸出接口，通過外部輸出接口輸出隔離調(diào)理后的信號(hào)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明對(duì)于不同信號(hào)的隔離調(diào)理只需在本裝置上更換功能模塊即可完成，降低成
本；
(2)本發(fā)明最多可以安裝三塊功能模塊，多個(gè)裝置可以并聯(lián)使用，可兼顧成本和效率；
(3)本發(fā)明可以自動(dòng)配置功能模塊中物理通道的邏輯映射關(guān)系、在線調(diào)整功能模塊參數(shù)，外部設(shè)備使用更加便捷；可以自動(dòng)修正物理通道的參數(shù)、調(diào)理精度高；
(4 )本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)3U插卡式結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明信號(hào)隔離調(diào)理裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為主控制器的電路原理圖；
圖3為總線驅(qū)動(dòng)器的電路原理圖；
圖4為功能模塊通用接口的電路原理圖；
圖5為外部輸入接口的電路原理圖；
圖6為外部輸出接口的電路原理圖；
圖7為本發(fā)明信號(hào)隔離調(diào)理方法的總流程圖。
[0012]上圖中序號(hào)為:1_外部輸入接口、2-外部輸出接口、3-功能模塊通用接口、301-功能模塊輸入接口、302-功能模塊輸出接口、4_通道管理電路、401-主控制器、402-總線驅(qū)動(dòng)器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖以實(shí)施例的方式詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例1:如圖1所示，一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，包括三個(gè)功能模塊通用接口 3、通道管理電路4、外部輸入接口 I以及外部輸出接口 2。本發(fā)明對(duì)功能模塊通用接口3的數(shù)量不作限制，功能模塊通用接口 3的數(shù)量不限于三個(gè)，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。外部輸入接口 I與通道管理電路4連接，外部輸入接口 I分別與三個(gè)功能模塊通用接口 3連接，通道管理電路4分別與三個(gè)功能模塊通用接口 3連接，三個(gè)功能模塊通用接口 3分別與外部輸出接口 2連接。其中，外部輸入接口 I用于輸入待隔離調(diào)理信號(hào)和參數(shù)調(diào)整指令，通道管理電路4用于對(duì)功能模塊通用接口 3進(jìn)行控制和管理，功能模塊通用接口 3用于裝配所需的功能模塊，外部輸出接口 2用于輸出隔離調(diào)理后的信號(hào)。
[0015]功能模塊通用接口 3包括功能模塊輸入接口 301和功能模塊輸出接口 302，功能模塊輸入接口 301與外部輸入接口 I連接，功能模塊輸入接口 301與通道管理電路4連接，功能模塊輸出接口 302與外部輸出接口 2連接；功能模塊輸入接口 301和功能模塊輸出接口302之間用于安裝所需的功能模塊。
[0016]通道管理電路4包括相互連接的主控制器401和總線驅(qū)動(dòng)器402，總線驅(qū)動(dòng)器402與外部輸入接口 I連接，主控制器401分別與若干功能模塊通用接口 3的功能模塊輸入接口 301連接；總線驅(qū)動(dòng)器402用于實(shí)現(xiàn)主控制器401與外部輸入接口 I之間的通信。
[0017]如圖2所示，在本實(shí)施例中，主控制器401的型號(hào)為PIC18F45K22。主控制器401內(nèi)部集成的增強(qiáng)型通用同步/異步收發(fā)器模塊支持RS485協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過總線驅(qū)動(dòng)器402向外部發(fā)送通道信息(即已經(jīng)安裝的功能模塊中信號(hào)調(diào)理通道信息，包括信號(hào)調(diào)理通道的類型、系數(shù)、物理ID和修正參數(shù)等信息)以及接收外部的通道調(diào)整指令；主控制器401的第1、32和44號(hào)三個(gè)引腳與總線驅(qū)動(dòng)器402連接，實(shí)現(xiàn)與總線驅(qū)動(dòng)器402上述通信。主控制器401內(nèi)部集成的主同步串行口模塊可以工作在SPI總線模式，用于在功能模塊中擴(kuò)展外設(shè)芯片，從而達(dá)到在線控制隔離調(diào)理電路的功能；主控制器401的第37、42和43號(hào)三個(gè)引腳與功能模塊輸入接口 301連接，即是為了實(shí)現(xiàn)上述功能。主控制器401中的12個(gè)IO引腳(引腳疒5、引腳8~11以及引腳19~22)被設(shè)計(jì)為三組片選總線，每組片選總線對(duì)應(yīng)連接一路功能模塊通用接口 3，用于配合SPI總線選擇需要控制的功能模塊。主控制器401內(nèi)部集成32KB的Flash和256B的EEPR0M，用于保存功能模塊的通道信息
如圖3所示，在本實(shí)施例中，總線驅(qū)動(dòng)器402的型號(hào)為MAX485ESA，總線驅(qū)動(dòng)器402將主控制器401發(fā)送或接收的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS485標(biāo)準(zhǔn)電平，實(shí)現(xiàn)主控制器與外部輸入接口 I之間的通信?？偩€驅(qū)動(dòng)器402的第1、3和4號(hào)三個(gè)引腳與主控制器401連接，總線驅(qū)動(dòng)器402的第2、6和7號(hào)三個(gè)引腳與外部輸入接口 I連接。
[0018]如圖4所示，在本實(shí)施例中，功能模塊輸入接口 301和功能模塊輸出接口 302均為TFM-120-01-L-S-LC接插件。其中芯片X4為功能模塊輸入接口 301，芯片X5為功能模塊輸出接口 302。功能模塊輸入接口 301的第I~4、7~10號(hào)八個(gè)引腳與外部輸入接口 I連接，用于接收待隔離調(diào)理信號(hào)，其中，第1~4號(hào)四個(gè)引腳接收一組待隔離調(diào)理信號(hào)，第疒10號(hào)四個(gè)引腳接收另一組待隔離調(diào)理信號(hào)；功能模塊輸入接口 301的第14-16號(hào)三個(gè)引腳為一組SPI總線接口，通過SPI總線與主控制器401連接，功能模塊輸入接口 301的第17~20號(hào)四個(gè)引腳為一組片選總線接口，通過一組片選總線與主控制器401連接。功能模塊輸出接口302的第1~4、7~10號(hào)八個(gè)引腳與外部輸出接口 2連接，用于輸出隔離調(diào)理后的信號(hào)，其中第1~4號(hào)四個(gè)引腳輸出一組隔離調(diào)理后的信號(hào)，第疒10號(hào)四個(gè)引腳輸出另一組隔離調(diào)理后的信號(hào)。功能模塊輸入接口 301和功能模塊輸出接口 302之間可根據(jù)需要裝載多種功能模塊。
[0019]如圖5所示，在本實(shí)施例中，外部輸入接口 I為符合IEC 61076-4-101標(biāo)準(zhǔn)的A型110芯的連接器。外部輸入接口 I包括六組信號(hào)輸入接口，該信號(hào)輸入接口用于接收六組待隔離調(diào)理信號(hào)。每組包括四個(gè)信號(hào)輸入接口(引腳“bl、Cl、dl、el”，“b2、c2、d2、e2”，“b4、c4、d4、e4”，“b5、c5、d5、e5”，“b7、c7、d7、e7” 以及 “b8、c8、d8、e8”)，每?jī)山M信號(hào)輸入接 口與一個(gè)功能模塊通用接口 3對(duì)應(yīng)連接。外部輸入接口 I的引腳el7、el8和el9與總線驅(qū)動(dòng)器402連接。
[0020]如圖6所示，在本實(shí)施例中，外部輸出接口 2為標(biāo)準(zhǔn)D型37芯連接器。外部輸出接口 2包括六組信號(hào)輸出接口，該信號(hào)輸出接口用于輸出六組隔離調(diào)理后的信號(hào)。每組包括四個(gè)信號(hào)輸出接口(引腳I?4、7?10、13?16、20?23、26?29以及32?35)，每?jī)山M信號(hào)輸出接口與一個(gè)功能模塊通用接口 3對(duì)應(yīng)連接。
[0021]一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理方法，包括如下步驟:
步驟SI，在功能模塊通用接口 3上設(shè)置所需的功能模塊；利用主控制器401向所有功能模塊輸入接口 301獲取并存儲(chǔ)通道信息，并將通道信息通過總線驅(qū)動(dòng)器402發(fā)送到外部輸入接口 1，利用外部輸入接口 I將通道信息向外部發(fā)送。
[0022]本步驟可看作是信號(hào)隔離調(diào)理之前的初始化步驟。首先根據(jù)需要在功能模塊通用接口 3上安裝功能模塊，每個(gè)功能模塊通用接口 3可安裝一個(gè)功能模塊。功能模塊安裝完畢后，主控制器401通過片選總線向所有功能模塊輸入接口 301獲取并存儲(chǔ)通道信息，該通道信息為已經(jīng)安裝的功能模塊中信號(hào)調(diào)理通道信息，包括信號(hào)調(diào)理通道的類型、系數(shù)、物理ID和修正參數(shù)等信息。
[0023]步驟S2，利用外部輸入接口 I接收通道調(diào)整指令，并將通道調(diào)整指令經(jīng)由總線驅(qū)動(dòng)器402轉(zhuǎn)發(fā)給主控制器401 ;主控制器401對(duì)通道調(diào)整指令進(jìn)行解析后，發(fā)送一控制指令給相應(yīng)的功能模塊輸入接口 301。
[0024]本步驟中主控制器401對(duì)功能模塊輸入接口 301的控制是通過SPI總線實(shí)現(xiàn)的。
[0025]步驟S3，利用外部輸入接口 I接收待隔離調(diào)理信號(hào)，并將待隔離調(diào)理信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的功能模塊輸入接口 301。
[0026]步驟S4，功能模塊通用接口 3上裝載的功能模塊根據(jù)控制指令調(diào)整調(diào)理系數(shù)，并對(duì)待隔離調(diào)理信號(hào)進(jìn)行隔離調(diào)理，功能模塊輸出接口 302將隔離調(diào)理后的信號(hào)發(fā)送到外部輸出接口 2，通過外部輸出接口 2輸出隔離調(diào)理后的信號(hào)。
[0027]以上公開的僅為本申請(qǐng)的一個(gè)具體實(shí)施例，但本申請(qǐng)并非局限于此任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，其特征在于，包括若干功能模塊通用接口、通道管理電路、外部輸入接口以及外部輸出接口 ；所述外部輸入接口與所述通道管理電路連接，所述外部輸入接口分別與所述若干功能模塊通用接口連接，所述通道管理電路分別與所述若干功能模塊通用接口連接，所述若干功能模塊通用接口分別與所述外部輸出接口連接；其中，所述外部輸入接口用于輸入待隔離調(diào)理信號(hào)和參數(shù)調(diào)整指令，所述通道管理電路用于對(duì)所述功能模塊通用接口進(jìn)行控制和管理，所述功能模塊通用接口用于裝配所需的功能模塊，所述外部輸出接口用于輸出隔離調(diào)理后的信號(hào)； 所述功能模塊通用接口包括功能模塊輸入接口和功能模塊輸出接口，所述功能模塊輸入接口分別與所述外部輸入接口和所述通道管理電路連接，所述功能模塊輸出接口與所述外部輸出接口連接；所述功能模塊輸入接口和所述功能模塊輸出接口之間用于安裝所需的功能模塊； 所述通道管理電路包括相互連接的主控制器和總線驅(qū)動(dòng)器，所述總線驅(qū)動(dòng)器與所述外部輸入接口連接，所述主控制器分別與所述若干功能模塊通用接口的功能模塊輸入接口連接；所述總線驅(qū)動(dòng)器用于實(shí)現(xiàn)所述主控制器與所述外部輸入接口之間的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，其特征在于，所述主控制器的型號(hào)為PIC18F45K22。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，其特征在于，所述總線驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)為MAX485ESA。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，其特征在于，所述功能模塊輸入接口和所述功能模塊輸出接口均為TFM-120-01-L-S-LC接插件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，其特征在于，所述外部輸入接口為符合IEC 61076-4-101標(biāo)準(zhǔn)的A型110芯的連接器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理裝置，其特征在于，所述外部輸出接口為標(biāo)準(zhǔn)D型37芯連接器。
7.—種可配置多種功能模塊的信號(hào)隔離調(diào)理方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟SI，在所述功能模塊通用接口上設(shè)置所需的功能模塊；利用所述主控制器向所有功能模塊輸入接口獲取并存儲(chǔ)通道信息，并將所述通道信息通過所述總線驅(qū)動(dòng)器發(fā)送到外部輸入接口，利用所述外部輸入接口將所述通道信息向外部發(fā)送； 步驟S2，利用所述外部輸入接口接收通道調(diào)整指令，并將所述通道調(diào)整指令經(jīng)由所述總線驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)給所述主控制器；所述主控制器對(duì)所述通道調(diào)整指令進(jìn)行解析后，發(fā)送一控制指令給相應(yīng)的功能模塊輸入接口； 步驟S3，利用所述外部輸入接口接收待隔離調(diào)理信號(hào)，并將所述待隔離調(diào)理信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的功能模塊輸入接口； 步驟S4，所述功能模塊通用接口上裝載的功能模塊根據(jù)所述控制指令調(diào)整調(diào)理系數(shù)，并對(duì)所述待隔離調(diào)理信號(hào)進(jìn)行隔離調(diào)理，所述功能模塊輸出接口將隔離調(diào)理后的信號(hào)發(fā)送到所述外部輸出接口，通過所述外部輸出接口輸出隔離調(diào)理后的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G06F13/40GK103559163SQ201310552063
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】金凌鋒, 許智勇, 高兵, 張君實(shí), 陳玉峰 申請(qǐng)人:上海航天測(cè)控通信研究所