一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置及方法，該信號隔離調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。本發明具有以下有益效果：對于不同信號的隔離調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，多個裝置可以并聯使用，可兼顧成本和效率；可以自動配置功能模塊中物理通道的邏輯映射關系、在線調整功能模塊參數，外部設備使用更加便捷；可以自動修正物理通道的參數、調理精度高；采用標準3U插卡式結構，可應用于標準機箱。
【專利說明】—種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于自動測控【技術領域】，具體涉及一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置及方法。
【背景技術】
[0002]自動測試系統廣泛應用于產品的研制、生產、存儲及使用維護的各個環節，成為保障支持的重要組成部分。隨著測試需求的不斷變化和技術的進步，對測試系統組建、開發、維護、替換、升級的周期和成本提出了越來越高的要求，傳統封閉結構體系的自動測試系統已經無法滿足。以VX1、PC1、PXI等測量總線為代表的虛擬儀器測試技術很好的解決了以上問題，將計算機引入測試系統實現了測試平臺的通用化，簡化了傳統的測試電路，使整個自動測試系統便于擴展、移植和升級換代。目前主流的自動測試系統都是采用“通用控制器+特定功能模塊”的模式構建，在這種模式下由于各種特定功能模塊使用的是標準板卡，對于接口信號的電氣特征都有統一的約定，例如=DAQ卡電壓幅值在±10V以內、數字采集卡要求TTL電平邏輯。因此，如何將被測信號電氣特征調理到標準格式就成為一項重要的工作。相對于控制器和功能模塊的通用化，隔離調理模塊由于不同的被測對象在信號類型、數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行模塊化設計就成為自動測試系統通用化的瓶頸。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置及方法。具體的技術方案如下:
一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，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理信號和參數調整指令，通道管理電路用于對功能模塊通用接口進行控制和管理，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理后的信號；
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動器，總線驅動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；總線驅動器用于實現主控制器與外部輸入接口之間的通信。
[0004]作為優化方案，主控制器的型號為PIC18F45K22。
[0005]作為優化方案，總線驅動器的型號為MAX485ESA。
[0006]作為優化方案，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]作為優化方案，外部輸入接口為符合IEC 61076-4-101標準的A型110芯的連接器。
[0008]作為優化方案，外部輸出接口為標準D型37芯連接器。
[0009]一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理方法，包括如下步驟:
步驟Si，在功能模塊通用接口上設置所需的功能模塊；利用主控制器向所有功能模塊輸入接口獲取并存儲通道信息，并將通道信息通過總線驅動器發送到外部輸入接口，利用外部輸入接口將通道信息向外部發送；
步驟S2，利用外部輸入接口接收通道調整指令，并將通道調整指令經由總線驅動器轉發給主控制器；主控制器對通道調整指令進行解析后，發送一控制指令給相應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理信號，并將待隔離調理信號轉發給相應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控制指令調整調理系數，并對待隔離調理信號進行隔離調理，功能模塊輸出接口將隔離調理后的信號發送到外部輸出接口，通過外部輸出接口輸出隔離調理后的信號。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
(1)本發明對于不同信號的隔離調理只需在本裝置上更換功能模塊即可完成，降低成
本；
(2)本發明最多可以安裝三塊功能模塊，多個裝置可以并聯使用，可兼顧成本和效率；
(3)本發明可以自動配置功能模塊中物理通道的邏輯映射關系、在線調整功能模塊參數，外部設備使用更加便捷；可以自動修正物理通道的參數、調理精度高；
(4 )本發明采用標準3U插卡式結構，可應用于標準機箱。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明信號隔離調理裝置的結構框圖；
圖2為主控制器的電路原理圖；
圖3為總線驅動器的電路原理圖；
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為本發明信號隔離調理方法的總流程圖。
[0012]上圖中序號為: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-總線驅動器。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖以實施例的方式詳細描述本發明。
[0014]實施例1:如圖1所示，一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，包括三個功能模塊通用接口 3、通道管理電路4、外部輸入接口 I以及外部輸出接口 2。本發明對功能模塊通用接口3的數量不作限制，功能模塊通用接口 3的數量不限于三個，可根據需要進行調整。外部輸入接口 I與通道管理電路4連接，外部輸入接口 I分別與三個功能模塊通用接口 3連接，通道管理電路4分別與三個功能模塊通用接口 3連接，三個功能模塊通用接口 3分別與外部輸出接口 2連接。其中，外部輸入接口 I用于輸入待隔離調理信號和參數調整指令，通道管理電路4用于對功能模塊通用接口 3進行控制和管理，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用于輸出隔離調理后的信號。
[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和總線驅動器402，總線驅動器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；總線驅動器402用于實現主控制器401與外部輸入接口 I之間的通信。
[0017]如圖2所示，在本實施例中，主控制器401的型號為PIC18F45K22。主控制器401內部集成的增強型通用同步/異步收發器模塊支持RS485協議標準，通過總線驅動器402向外部發送通道信息(即已經安裝的功能模塊中信號調理通道信息，包括信號調理通道的類型、系數、物理ID和修正參數等信息)以及接收外部的通道調整指令；主控制器401的第1、32和44號三個引腳與總線驅動器402連接，實現與總線驅動器402上述通信。主控制器401內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展外設芯片，從而達到在線控制隔離調理電路的功能；主控制器401的第37、42和43號三個引腳與功能模塊輸入接口 301連接，即是為了實現上述功能。主控制器401中的12個IO引腳(引腳疒5、引腳8~11以及引腳19~22)被設計為三組片選總線，每組片選總線對應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，在本實施例中，總線驅動器402的型號為MAX485ESA，總線驅動器402將主控制器401發送或接收的串行數據轉換為RS485標準電平，實現主控制器與外部輸入接口 I之間的通信。總線驅動器402的第1、3和4號三個引腳與主控制器401連接，總線驅動器402的第2、6和7號三個引腳與外部輸入接口 I連接。
[0018]如圖4所示，在本實施例中，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號八個引腳與外部輸入接口 I連接，用于接收待隔離調理信號，其中，第1~4號四個引腳接收一組待隔離調理信號，第疒10號四個引腳接收另一組待隔離調理信號；功能模塊輸入接口 301的第14-16號三個引腳為一組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號四個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號八個引腳與外部輸出接口 2連接，用于輸出隔離調理后的信號，其中第1~4號四個引腳輸出一組隔離調理后的信號，第疒10號四個引腳輸出另一組隔離調理后的信號。功能模塊輸入接口 301和功能模塊輸出接口 302之間可根據需要裝載多種功能模塊。
[0019]如圖5所示，在本實施例中，外部輸入接口 I為符合IEC 61076-4-101標準的A型110芯的連接器。外部輸入接口 I包括六組信號輸入接口，該信號輸入接口用于接收六組待隔離調理信號。每組包括四個信號輸入接口(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”)，每兩組信號輸入接 口與一個功能模塊通用接口 3對應連接。外部輸入接口 I的引腳el7、el8和el9與總線驅動器402連接。
[0020]如圖6所示，在本實施例中，外部輸出接口 2為標準D型37芯連接器。外部輸出接口 2包括六組信號輸出接口，該信號輸出接口用于輸出六組隔離調理后的信號。每組包括四個信號輸出接口(引腳I?4、7?10、13?16、20?23、26?29以及32?35)，每兩組信號輸出接口與一個功能模塊通用接口 3對應連接。
[0021]一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理方法，包括如下步驟:
步驟SI，在功能模塊通用接口 3上設置所需的功能模塊；利用主控制器401向所有功能模塊輸入接口 301獲取并存儲通道信息，并將通道信息通過總線驅動器402發送到外部輸入接口 1，利用外部輸入接口 I將通道信息向外部發送。
[0022]本步驟可看作是信號隔離調理之前的初始化步驟。首先根據需要在功能模塊通用接口 3上安裝功能模塊，每個功能模塊通用接口 3可安裝一個功能模塊。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獲取并存儲通道信息，該通道信息為已經安裝的功能模塊中信號調理通道信息，包括信號調理通道的類型、系數、物理ID和修正參數等信息。
[0023]步驟S2，利用外部輸入接口 I接收通道調整指令，并將通道調整指令經由總線驅動器402轉發給主控制器401 ;主控制器401對通道調整指令進行解析后，發送一控制指令給相應的功能模塊輸入接口 301。
[0024]本步驟中主控制器401對功能模塊輸入接口 301的控制是通過SPI總線實現的。
[0025]步驟S3，利用外部輸入接口 I接收待隔離調理信號，并將待隔離調理信號轉發給相應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控制指令調整調理系數，并對待隔離調理信號進行隔離調理，功能模塊輸出接口 302將隔離調理后的信號發送到外部輸出接口 2，通過外部輸出接口 2輸出隔離調理后的信號。
[0027]以上公開的僅為本申請的一個具體實施例，但本申請并非局限于此任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，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理信號和參數調整指令，所述通道管理電路用于對所述功能模塊通用接口進行控制和管理，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理后的信號； 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動器，所述總線驅動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；所述總線驅動器用于實現所述主控制器與所述外部輸入接口之間的通信。
2.根據權利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，其特征在于，所述主控制器的型號為PIC18F45K22。
3.根據權利要求2所述的一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，其特征在于，所述總線驅動器的型號為MAX485ESA。
4.根據權利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，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.根據權利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，其特征在于，所述外部輸入接口為符合IEC 61076-4-101標準的A型110芯的連接器。
6.根據權利要求1所述的一種可配置多種功能模塊的信號隔離調理裝置，其特征在于，所述外部輸出接口為標準D型37芯連接器。
7.—種可配置多種功能模塊的信號隔離調理方法，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通道信息，并將所述通道信息通過所述總線驅動器發送到外部輸入接口，利用所述外部輸入接口將所述通道信息向外部發送； 步驟S2，利用所述外部輸入接口接收通道調整指令，并將所述通道調整指令經由所述總線驅動器轉發給所述主控制器；所述主控制器對所述通道調整指令進行解析后，發送一控制指令給相應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理信號，并將所述待隔離調理信號轉發給相應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所述控制指令調整調理系數，并對所述待隔離調理信號進行隔離調理，所述功能模塊輸出接口將隔離調理后的信號發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理后的信號。
【文檔編號】G06F13/40GK103559163SQ201310552063
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】金凌鋒, 許智勇, 高兵, 張君實, 陳玉峰 申請人:上海航天測控通信研究所