專利名稱：自動化測量控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動化測量技術(shù)，具體說，涉及一種自動化測量控制器。
背景技術(shù)：
基于GPIB的自動測試系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，目前廣泛地應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。典型的通用接口總線(GPIB，GeneralPurpose Interface Bus)測量系統(tǒng)由PC機(jī)、GPIB接口卡和若干臺GPIB儀器通過標(biāo)準(zhǔn)GPIB電纜連接而成，其中GPIB接口卡完成GPIB總線和PCI總線的連接。
GPIB總線是一個(gè)數(shù)字化24腳(扁型接口插座)并行總線。其中16根線為信號傳輸線，包括8根雙向數(shù)據(jù)線、5根接口管理線、3根數(shù)據(jù)傳輸控制線，另8根為地線和屏蔽線。GPIB使用8位并行、字節(jié)串行、異步通信方式，所有字節(jié)通過總線順序傳送。
但是，現(xiàn)有的接口控制器不便于攜帶和遠(yuǎn)程測量，從而限制了工程技術(shù)人員在現(xiàn)場對數(shù)據(jù)和波形的采集。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種自動化測量控制器，能夠使用戶在本地或是遠(yuǎn)程采集測量儀器的數(shù)據(jù)和波形。
技術(shù)方案如下一種自動化測量控制器，包括嵌入式控制器和GPIB總線，所述嵌入式控制器通過數(shù)據(jù)與地址總線和SDRAM、Flash相連接，所述GPIB總線用于連接GPIB外設(shè)，所述自動化測量控制器通過電源系統(tǒng)供電，所述嵌入式控制器設(shè)置有MAC芯片和以太網(wǎng)變壓器，其中，
MAC芯片，通過數(shù)據(jù)與地址總線和所述嵌入式控制器的CPU相連接，接受所述CPU的控制命令和數(shù)據(jù)，使所述CPU和以太網(wǎng)通訊；以太網(wǎng)變壓器，和所述MAC芯片相連接，用于和以太網(wǎng)相連接；所述自動化測量控制器還包括CPLD，分別和數(shù)據(jù)與地址總線、GPIB主控制芯片相連接，接收所述CPU的地址、讀寫控制信號，并將外設(shè)的中斷信號發(fā)送給所述CPU；用于控制GPIB主控制芯片和MAC芯片的讀寫控制信號和中斷信號；GPIB主控制芯片，分別和所述數(shù)據(jù)與地址總線、所述CPLD相連接，執(zhí)行CPU相關(guān)命令，并接收CPLD控制信號，發(fā)出中斷信號給CPLD，所述CPLD將接收到的中斷信號發(fā)送給CPU相應(yīng)中斷，起到調(diào)用CPU中斷處理程序的作用；在GPIB信號一側(cè)發(fā)送或接收GPIB數(shù)據(jù)給GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片；或者，發(fā)送或者接收GPIB控制信號給GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片；GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片，分別和所述GPIB主控制芯片、GPIB總線相連接，將GPIB主控制芯片發(fā)送傳來的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成GPIB總線信號；將接收到的GPIB總線信號轉(zhuǎn)換成TTL電平信號給GPIB主控制芯片；GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片，分別和所述GPIB主控制芯片、GPIB總線相連接，用于GPIB總線控制信號的驅(qū)動。
優(yōu)選的，進(jìn)一步包括串口芯片，所述串口芯片和所述CPU相連接，用于將所述CPU的CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS232電平。
優(yōu)選的，所述串口芯片和DB9 FEMAIL插座相連接，所述DB9 FEMAIL插座用于連接PC機(jī)。
優(yōu)選的，所述CPU選用S3C44B0X。
優(yōu)選的，所述SDRAM和所述數(shù)據(jù)與地址總線相連接，用于暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)；所述Flash和所述數(shù)據(jù)與地址總線相連接，用于存儲系統(tǒng)程序。
優(yōu)選的，所述SDRAM選用K4S641632H-TC75；所述Flash包括NORFlash和NAND Flash，所述NOR Flash選用SST39VF160，NAND Flash選用K9F2808U0C。
優(yōu)選的，所述電源系統(tǒng)包括第一電源芯片、第二電源芯片、第三電源芯片、第四電源芯片，其中，所述第一電源芯片，接收外接直流電源的輸入，將外接直流電源進(jìn)行電壓或者電流的轉(zhuǎn)換，分別輸出到所述第二電源芯片、第三電源芯片、第四電源芯片、GPIB接口芯片、MAC芯片，其中所述GPIB接口芯片包括GPIB主控制芯片、GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片或者GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片；第二電源芯片，將電源經(jīng)過電壓或者電流轉(zhuǎn)換后，輸出給功能板，所述功能板包括CPLD和串口芯片；第三電源芯片，將電源經(jīng)過電壓或者電流轉(zhuǎn)換后，輸出給核心板，所述核心板包括CPU、SDRAM、NOR FLASH和NAND FLASH；第四電源芯片，將電源經(jīng)過電壓或者電流轉(zhuǎn)換后，輸出給CPU。
由于本發(fā)明設(shè)置有串口和以太網(wǎng)接口，所以用戶既可以通過以太網(wǎng)也可以通過串口，在現(xiàn)場或是遠(yuǎn)程與GPIB總線上的測試儀器通訊，方便地通過計(jì)算機(jī)控制測試儀器，采集測試儀器的數(shù)據(jù)和波形，進(jìn)而對采集到數(shù)據(jù)和波形進(jìn)行分析。


圖1是本發(fā)明在使用狀態(tài)的示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是頻譜儀采集的波形圖；圖5是計(jì)算機(jī)顯示的天航信連接專家操作界面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)描述。
優(yōu)選實(shí)施例中自動化測量控制器選用GPIB-ETH(通用接口總線-以太網(wǎng)端口)控制器，該GPIB-ETH控制器同時(shí)設(shè)置有串口和以太網(wǎng)接口。
參照圖1所示，GPIB-ETH控制器實(shí)現(xiàn)了在本地或是遠(yuǎn)程采集測試儀器的數(shù)據(jù)和波形。室外單元(ODU，out door unit)設(shè)備用于把衛(wèi)星C波段和KU波段信號變頻到基帶信號。測試儀器包括頻譜儀、噪聲分析儀、信號源、示波器。ODU設(shè)備和測試儀器相連接，上述測試儀器的輸出通過GPIB電纜連接到GPIB-ETH控制器上，GPIB-ETH控制器通過以太網(wǎng)接口連接遠(yuǎn)程筆記本電腦，通過串口連接本地臺式機(jī)。
參照圖2所示，GPIB-ETH控制器的嵌入式控制器包括CPU、SDRAM、Flash(閃存)、MAC(Medium Access Control，媒體訪問控制)芯片，通過數(shù)據(jù)與地址總線和相連接。
CPU選用S3C44B0X，S3C44B0X，是一款基于ARM7TDMI內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處理器，運(yùn)行的頻率可以達(dá)到66MHz，它包括了Thumb代碼壓縮器，一個(gè)片上的ICE斷點(diǎn)調(diào)試支持和一個(gè)32位的硬件乘法器。該芯片內(nèi)部包括8KB Cache和SRAM，帶自動握手的2通道UART，4通道DMA(Direct Memory Access，直接存儲器存取)控制器。主要面向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及高性價(jià)比、低功耗的應(yīng)用。
S3C44B0X使用ARM7TDMI內(nèi)核，采用0.25CMOS工藝制造。同樣，S3C44B0X還采用了SAMBAII總線結(jié)構(gòu)。S3C44B0X內(nèi)核電壓為2.5V，I/O接口電壓3.3V。
MAC(Medium Access Control)芯片通過數(shù)據(jù)與地址總線和CPU相連接，接受CPU的控制命令和數(shù)據(jù)，使CPU和以太網(wǎng)通訊。以太網(wǎng)變壓器和MAC芯片相連接，用于實(shí)現(xiàn)和以太網(wǎng)相連接。使用RTL8019芯片實(shí)現(xiàn)MAC層數(shù)據(jù)傳輸，使用PRJ005實(shí)現(xiàn)物理層傳輸。用戶可以將計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)變壓器連接GPIB-ETH控制器(PRJ005以太網(wǎng)變壓器是GPIB-ETH控制器的一部分)，并且實(shí)現(xiàn)控制測試儀器，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和波形的采集。
CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)分別和數(shù)據(jù)與地址總線、GPIB主控制芯片相連接，接收CPU的地址、讀寫控制信號，并將外設(shè)的中斷信號發(fā)送給CPU，用于控制GPIB主控制芯片和MAC芯片的讀寫控制信號和中斷信號。
GPIB主控制芯片通過數(shù)據(jù)與地址總線和CPLD相連接，執(zhí)行CPU相關(guān)命令，并接收CPLD控制信號，發(fā)出中斷信號給CPLD，CPLD將接收到的中斷信號發(fā)送給CPU相應(yīng)中斷，起到調(diào)用CPU中斷處理程序的作用。在GPIB信號一側(cè)發(fā)送8位GPIB數(shù)據(jù)給GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片，發(fā)送或者接收8條GPIB控制信號給GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片。本實(shí)施例中，GPIB主控制芯片使用NAT9914 BPL，地址空間位0X2800 0000到0X3000 0000，中斷為INT11。
GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片分別和GPIB主控制芯片、GPIB總線相連接，將GPIB主控制芯片發(fā)送傳來的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成GPIB總線信號，同時(shí)，將接收到的GPIB總線信號轉(zhuǎn)換成TTL電平信號給GPIB主控制芯片。本實(shí)施例中，GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片采用SN75160，驅(qū)動8根雙向數(shù)據(jù)線。
GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片分別和GPIB主控制芯片、GPIB總線相連接，用于GPIB總線控制信號的驅(qū)動。本實(shí)施例中，GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片使用SN75161，驅(qū)動GPIB總線接口的5根接口管理線、3根數(shù)據(jù)傳輸控制線。
串口芯片和CPU相連接，用于將CPU的CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS232電平。串口芯片和DB9 FEMAIL插座相連接，DB9 FEMAIL插座用于連接PC機(jī)。用戶可以通過PC機(jī)使用直通串口線連接GPIB-ETH控制器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制測試儀器，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和波形的采集。
SDRAM和數(shù)據(jù)與地址總線相連接，用于暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)，SDRAM選用K4S641632H-TC75 4M(×16bit)SDRAM Memory，其地址空間是CS6 0XC000000到0XC7F FFFF。
Flash和數(shù)據(jù)與地址總線相連接，用于存儲啟動代碼、系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。Flash包括NOR Flash和NAND Flash，NOR Flash選用SST39VF160 2M(×16bit)Muti-Purpose Flash，NAND Flash選用K9F2808UOC 16M(×8bit)NAND Flash。
NOR Flash存儲系統(tǒng)啟動時(shí)的bootloader代碼，該程序在系統(tǒng)上電時(shí)運(yùn)行，負(fù)責(zé)檢測和配置系統(tǒng)外設(shè)并為Linux系統(tǒng)提供運(yùn)行環(huán)境。NAND Flash存儲Linux系統(tǒng)和以太網(wǎng)相關(guān)通訊程序。
參照圖3所示，電源系統(tǒng)是GPIB-ETH控制器的內(nèi)部電源，向GPIB-ETH控制器的內(nèi)部各個(gè)芯片提供電源。
電源芯片1(第一電源芯片)接收外接直流9V電源的輸入，該電源芯片1將9V的直流電源轉(zhuǎn)換為+5V/1A的電源分別輸出到電源芯片2、電源芯片3、電源芯片4、GPIB接口芯片、MAC芯片。其中GPIB接口芯片包括GPIB主控制芯片、GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片和GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片。
電源芯片2(第二電源芯片)將+5V/1A的電源經(jīng)過電壓和電流轉(zhuǎn)換后，輸出+3.3V的電源供給功能板，該功能板包括數(shù)據(jù)與地址總線驅(qū)動芯片、CPLD和串口芯片。
電源芯片3(第三電源芯片)將+5V/1A的電源經(jīng)過電壓和電流轉(zhuǎn)換后，輸出+3.3V的電源供給核心板，該核心板包括CPU、SDRAM、NOR FLASH、NAND FLASH。(CPU需要提供2.5V和3.3V兩種電源)電源芯片4(第四電源芯片)將+5V/1A的電源經(jīng)過電壓和電流轉(zhuǎn)換后，輸出+2.5V的電源供給CPU。
參照圖4和圖5所示，對本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集過程作詳細(xì)描述。
在用戶端計(jì)算機(jī)(PC機(jī)、臺式機(jī)或者筆記本)上，可以查詢GPIB-ETH控制器和測量儀器聯(lián)接狀況，并發(fā)送控制命令。
當(dāng)ODU設(shè)備和測試儀器相連接后，測試儀器的輸出通過GPIB電纜傳送到GPIB-ETH控制器上，通過GPIB-ETH控制器用戶可以在現(xiàn)場或通過以太網(wǎng)在遠(yuǎn)程采集測試儀器的數(shù)據(jù)和波形。此處的測試儀器(擁有GPIB接口的測量儀器通用)可以是誤碼儀、噪聲分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器中的一個(gè)或者幾個(gè)。
本實(shí)施例中，用戶通過DB9 FEMAIL插座將臺式機(jī)連接到GPIB-ETH控制器上，在本地將測試儀器采集到的ODU設(shè)備的波形傳到臺式機(jī)上。同時(shí)也可以在遠(yuǎn)程通過以太網(wǎng)在筆記本上顯示的采集到的波形(如圖4所示)或者數(shù)據(jù)，同時(shí)控制測量儀器，使用戶能夠?qū)Σ杉降牟ㄐ位蛘邤?shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析。不論用戶是在本地還是遠(yuǎn)程使用串口或是以太網(wǎng)接口連接GPIB-ETH控制器，需要在用戶端計(jì)算機(jī)(PC機(jī)、臺式機(jī)或者筆記本)運(yùn)行ATNC(ATNC在此為天航信公司的縮寫)連接專家，調(diào)用ATNC VISA(虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu))IO函數(shù)庫。通過使用ATNC連接專家，用戶可以方便地查找到GPIB-ETH控制器，并且修改其IP地址，并在用戶的計(jì)算機(jī)上注冊。調(diào)用ATNC-VISA-IO函數(shù)庫，具體來說，用戶通過調(diào)用ATNCVISA IO函數(shù)庫中提供的函數(shù)、編寫程序，實(shí)現(xiàn)控制測量儀器。
用戶端運(yùn)行的天航信連接專家和ATNC VISA IO函數(shù)庫涉及到的相關(guān)技術(shù)包括(1)動態(tài)鏈接庫技術(shù)。
使用動態(tài)鏈接庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了ATNC VISA IO函數(shù)庫，使用戶能夠在VC、VB等多種開發(fā)環(huán)境及語言下調(diào)用該函數(shù)庫。
(2)鏈表技術(shù)。
通過建立多級鏈表，將所有設(shè)備信息寫入鏈表，達(dá)到管理系統(tǒng)中所有GPIB設(shè)備的目的。
(3)注冊表技術(shù)。
通過讀寫注冊表，實(shí)現(xiàn)增減設(shè)備以及對設(shè)備信息的管理。
(4)設(shè)備自動查詢技術(shù)。
天航信連接專家能夠動態(tài)查找設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了用戶節(jié)點(diǎn)接入即被發(fā)現(xiàn)功能。
(5)跨網(wǎng)段通信技術(shù)。
采用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)主機(jī)和設(shè)備的跨網(wǎng)段通信功能。
(6)廣播技術(shù)。
通過發(fā)送廣播信息，實(shí)現(xiàn)所有連接在以太網(wǎng)上的GPIB-ETH控制器的查找以及GPIB-ETH控制器IP地址的配置。
綜上所述，用戶可以利用筆記本電腦管理所有GPIB設(shè)備，調(diào)用測試儀器采集到的波形和數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場對波形和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
權(quán)利要求
1.一種自動化測量控制器，包括嵌入式控制器和GPIB總線，所述嵌入式控制器通過數(shù)據(jù)與地址總線和SDRAM、Flash相連接，所述GPIB總線用于連接GPIB外設(shè)，其特征在于，所述自動化測量控制器通過電源系統(tǒng)供電，所述嵌入式控制器設(shè)置有MAC芯片和以太網(wǎng)變壓器，其中，MAC芯片，通過數(shù)據(jù)與地址總線和所述嵌入式控制器的CPU相連接，接受所述CPU的控制命令和數(shù)據(jù)，使所述CPU和以太網(wǎng)通訊；以太網(wǎng)變壓器，和所述MAC芯片相連接，用于和以太網(wǎng)相連接；所述自動化測量控制器還包括CPLD，分別和數(shù)據(jù)與地址總線、GPIB主控制芯片相連接，接收所述CPU的地址、讀寫控制信號，并將外設(shè)的中斷信號發(fā)送給所述CPU；用于控制GPIB主控制芯片和MAC芯片的讀寫控制信號和中斷信號；GPIB主控制芯片，分別和所述數(shù)據(jù)與地址總線、所述CPLD相連接，執(zhí)行CPU相關(guān)命令，并接收CPLD控制信號，發(fā)出中斷信號給CPLD，所述CPLD將接收到的中斷信號發(fā)送給CPU相應(yīng)中斷，起到調(diào)用CPU中斷處理程序的作用；在GPIB信號一側(cè)發(fā)送或接收GPIB數(shù)據(jù)給GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片；或者，發(fā)送或者接收GPIB控制信號給GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片；GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片，分別和所述GPIB主控制芯片、GPIB總線相連接，將GPIB主控制芯片發(fā)送傳來的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成GPIB總線信號；將接收到的GPIB總線信號轉(zhuǎn)換成TTL電平信號給GPIB主控制芯片；GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片，分別和所述GPIB主控制芯片、GPIB總線相連接，用于GPIB總線控制信號的驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化測量控制器，其特征在于，進(jìn)一步包括串口芯片，所述串口芯片和所述CPU相連接，用于將所述CPU的CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS232電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動化測量控制器，其特征在于，所述串口芯片和DB9 FEMAIL插座相連接，所述DB9 FEMAIL插座用于連接PC機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化測量控制器，其特征在于，所述CPU選用S3C44B0X。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化測量控制器，其特征在于，所述SDRAM和所述數(shù)據(jù)與地址總線相連接，用于暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)；所述Flash和所述數(shù)據(jù)與地址總線相連接，用于存儲系統(tǒng)程序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動化測量控制器，其特征在于，所述SDRAM選用K4S641632H-TC75；所述Flash包括NOR Flash或者NANDFlash，所述NOR Flash選用SST39VF160，NAND Flash選用K9F2808UOC。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化測量控制器，其特征在于，所述電源系統(tǒng)包括第一電源芯片、第二電源芯片、第三電源芯片、第四電源芯片，其中，所述第一電源芯片，接收外接直流電源的輸入，將外接直流電源進(jìn)行電壓或者電流的轉(zhuǎn)換，分別輸出到所述第二電源芯片、第三電源芯片、第四電源芯片、GPIB接口芯片、MAC芯片，其中所述GPIB接口芯片包括GPIB主控制芯片、GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片或者GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片；第二電源芯片，將電源經(jīng)過電壓或者電流轉(zhuǎn)換后，輸出給功能板，所述功能板包括CPLD和串口芯片；第三電源芯片，將電源經(jīng)過電壓或者電流轉(zhuǎn)換后，輸出給核心板，所述核心板包括CPU、SDRAM、NOR FLASH或者NAND FLASH；第四電源芯片，將電源經(jīng)過電壓或者電流轉(zhuǎn)換后，輸出給CPU。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動化測量控制器，包括嵌入式控制器和GPIB總線，所述嵌入式控制器通過數(shù)據(jù)與地址總線和SDRAM、Flash相連接，所述GPIB總線用于連接GPIB外設(shè)，所述自動化測量控制器通過電源系統(tǒng)供電，所述嵌入式控制器設(shè)置有MAC芯片和以太網(wǎng)變壓器；所述自動化測量控制器還包括CPLD、GPIB主控制芯片、GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動芯片、GPIB總線控制信號驅(qū)動芯片。用戶既可以通過以太網(wǎng)也可以通過串口與GPIB總線上的測試儀器通訊，可以方便地通過計(jì)算機(jī)控制測試儀器，進(jìn)而方便地采集和保存測試儀器的數(shù)據(jù)和波形，進(jìn)而對采集到數(shù)據(jù)和波形進(jìn)行分析。
文檔編號G05B19/042GK101059691SQ200710099578
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者佟小川, 張燕峰, 王彥碩, 于軍, 李燕楠 申請人:北京天航信民航通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有限公司