模塊化cpci配線箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域，具體而言，涉及模塊化CPCI配線箱。該模塊化CPCI配線箱，包括：指令獲取單元，用于按照預(yù)定的總線協(xié)議獲取切換指令；指令解析單元，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)；選擇開(kāi)關(guān)，用于根據(jù)所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通。本發(fā)明提供的模塊化CPCI配線箱，通過(guò)開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，使選擇開(kāi)關(guān)能夠選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通，進(jìn)而在更改設(shè)備之間的連接方式的時(shí)候，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)既能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，不需要人工手動(dòng)調(diào)整，使配線的調(diào)整簡(jiǎn)便和不易出錯(cuò)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
【專利說(shuō)明】模塊化CPCI配線箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域，具體而言，涉及模塊化CPCI配線箱。

【背景技術(shù)】
[0002]工程系統(tǒng)(如飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、汽車(chē)等)在設(shè)計(jì)定型之前必須經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試。測(cè)試環(huán)境需要對(duì)每個(gè)設(shè)備的外圍交聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)設(shè)備的接口監(jiān)控。此外，還需要對(duì)被測(cè)設(shè)備和外圍交聯(lián)系統(tǒng)的真實(shí)設(shè)備進(jìn)行連接并對(duì)接口進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)集成測(cè)試。因此，需要測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)Ρ粶y(cè)設(shè)備的外圍系統(tǒng)進(jìn)行真實(shí)設(shè)備和仿真設(shè)備的切換。
[0003]對(duì)于實(shí)際工程測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，配線箱的主要作用是通過(guò)對(duì)真實(shí)設(shè)備和仿真設(shè)備之間的連接切換，實(shí)現(xiàn)真實(shí)設(shè)備和真實(shí)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊或者真實(shí)設(shè)備和仿真設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。
[0004]目前，所有的真實(shí)設(shè)備和仿真設(shè)備的切換均通過(guò)手動(dòng)或者自動(dòng)的方式進(jìn)行。其中，手動(dòng)方式通過(guò)用戶在配線箱的面板上撥動(dòng)預(yù)留的通斷開(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)與被測(cè)設(shè)備的相配套的外圍系統(tǒng)的真實(shí)設(shè)備和仿真設(shè)備之間的切換。但此種切換方式由于是人工手動(dòng)進(jìn)行的，切換麻煩，并且容易出現(xiàn)誤操作。另一種是自動(dòng)方式，其切換裝置是綜合配線矩陣，其中控制仿真設(shè)備和真實(shí)設(shè)備通斷的是與相應(yīng)的仿真設(shè)備和真實(shí)設(shè)備相連的繼電器，在具體切換的時(shí)候，通過(guò)遠(yuǎn)程控制綜合配線矩陣，也就是控制與仿真設(shè)備或真實(shí)設(shè)備相連接的繼電器的通斷，進(jìn)而控制了仿真設(shè)備和真實(shí)設(shè)備是否與被測(cè)設(shè)備連接。但此種綜合配線矩陣需要復(fù)雜的配線配置過(guò)程。
[0005]綜上，這類自動(dòng)化配線切換一旦完成當(dāng)前系統(tǒng)的切換配線后，就無(wú)法改變其配線方式了，如果需要改變仿真設(shè)備與真實(shí)設(shè)備的連接關(guān)系只能重新調(diào)整配線，這是十分繁瑣的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供模塊化CPCI配線箱，以解決上述的問(wèn)題。
[0007]在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了模塊化CPCI配線箱，包括:選擇開(kāi)關(guān)和主控處理器模塊，所述主控處理器模塊包括指令解析單元和指令獲取單元；
[0008]指令獲取單元，用于按照預(yù)定的總線協(xié)議獲取切換指令；
[0009]指令解析單元，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)；
[0010]選擇開(kāi)關(guān)，用于根據(jù)所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通。
[0011]優(yōu)選的，所述選擇開(kāi)關(guān)包括第一刀組、第二刀組和連接端；
[0012]所述第一刀組用于選擇第一真實(shí)設(shè)備或第一仿真設(shè)備與所述連接端的一端電連接；所述第一仿真設(shè)備用于對(duì)所述第一真實(shí)設(shè)備進(jìn)行仿真處理；
[0013]所述第二刀組用于選擇第二真實(shí)設(shè)備或第二仿真設(shè)備與所述連接端的另一端電連接；所述第二仿真設(shè)備用于對(duì)所述第二真實(shí)設(shè)備進(jìn)行仿真處理；
[0014]連接端，用于導(dǎo)通連接在其兩端的設(shè)備。
[0015]優(yōu)選的，還包括光耦開(kāi)關(guān)，
[0016]所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第一刀組與所述第一真實(shí)設(shè)備進(jìn)行光耦隔離，或所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第一刀組與所述第一仿真設(shè)備進(jìn)行光耦隔離；
[0017]且，所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第二刀組與所述第二真實(shí)設(shè)備進(jìn)行光耦隔離，或所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第二刀組與所述第二仿真設(shè)備進(jìn)行光耦隔離。
[0018]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括CPLD寄存器，
[0019]所述CPLD寄存器用于將所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)發(fā)送至所述選擇開(kāi)關(guān)。
[0020]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括處理器地址判斷單元；
[0021]處理器地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預(yù)先獲取的處理器地址信息相符，若相符，則觸發(fā)指令解析單元工作。
[0022]優(yōu)選的，還包括背板總線模塊，所述背板總線模塊包括地址分配單元，用于生成處理器地址信息。
[0023]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括:多個(gè)處理器接口和與所述每個(gè)處理器接口相對(duì)應(yīng)的多個(gè)狀態(tài)指示燈，每個(gè)所述處理器接口用于連接所述背板總線模塊與一個(gè)所述指令獲取單元，每個(gè)所述指令獲取單元通過(guò)與其對(duì)應(yīng)的所述處理器接口，從所述背板總線模塊獲取所述切換指令；
[0024]狀態(tài)指示燈用于顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元的連接狀態(tài)。
[0025]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括計(jì)時(shí)單元，用于當(dāng)計(jì)時(shí)的時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值時(shí)，觸發(fā)CPLD寄存器工作。
[0026]優(yōu)選的，所述背板總線模塊包括總線地址判斷單元和切換指令發(fā)送單元，
[0027]總線地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預(yù)先獲取的總線地址信息相符；
[0028]切換指令發(fā)送單元，若總線地址判斷模塊判斷為是，則用于向所述指令獲取單元發(fā)送所述切換指令。
[0029]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括時(shí)鐘同步單元，用于根據(jù)獲取的外部時(shí)鐘信號(hào)，同步調(diào)整本地時(shí)鐘。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供的模塊化CPCI配線箱，與現(xiàn)有技術(shù)中的通過(guò)繼電器和連接線連接多個(gè)仿真設(shè)備和多個(gè)真實(shí)設(shè)備，以形成完整的系統(tǒng)，在完成連接多個(gè)真實(shí)設(shè)備與仿真設(shè)備之后，如果需要更改連接方式，則需要人工重新進(jìn)行連接線和繼電器的調(diào)整，配線的調(diào)整繁瑣相比，其通過(guò)設(shè)置了選擇開(kāi)關(guān)和主控處理器模塊，其中，主控處理器模塊包括指令解析單元，使指令解析單元通過(guò)解析切換指令，來(lái)生成開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，并且將開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)提供給選擇開(kāi)關(guān)，使選擇開(kāi)關(guān)能夠選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通，進(jìn)而在更改設(shè)備之間的連接方式的時(shí)候，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)既能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，不需要人工手動(dòng)調(diào)整，使配線的調(diào)整簡(jiǎn)便和不易出錯(cuò)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的模塊化CPCI配線箱的基本模塊連接圖；
[0032]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的模塊化CPCI配線箱的工作示意圖；
[0033]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例的模塊化CPCI配線箱的操作流程；
[0034]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例的模塊化CPCI配線箱的工作流程；
[0035]圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例的多個(gè)模塊化CPCI配線箱的連接圖；
[0036]圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例的模塊化CPCI配線箱的一種主控處理器模塊示意圖；
[0037]圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例的模塊化CPCI配線箱的另一種主控處理器模塊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0039]相關(guān)技術(shù)中，目前常用的綜合配線箱需要安裝實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Linux或者Vxworks等)，導(dǎo)致硬件成本較高，操作復(fù)雜；切換矩陣的價(jià)格是隨著端口數(shù)量的增加而增加，并且價(jià)格的增加速度較快。而且承載切換矩陣的機(jī)箱還需要配備CPU以運(yùn)行操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制。
[0040]由于切換矩陣的所有接口需要和所有的系統(tǒng)配線接口連接，并在中央控制軟件中進(jìn)行所有切換邏輯的配線配置，每一個(gè)入口到達(dá)每一個(gè)出口，都需要一一進(jìn)行配置。一旦配線端口數(shù)量較多，配置過(guò)程和配置邏輯非常復(fù)雜，并且與端口數(shù)量成指數(shù)級(jí)上升趨勢(shì)。一旦有一路連接線路需要改動(dòng)，就要影響其他的所有配線邏輯。
[0041]此外，切換矩陣針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)完成物理端口的切換配線配置后，就無(wú)法進(jìn)行接口擴(kuò)展。一旦端口連接關(guān)系變化，需要將切換矩陣重新進(jìn)行配置。而且配置后也存在無(wú)法快速定位故障的缺點(diǎn)。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例1提供了模塊化CPCI配線箱，如圖1所示，包括:選擇開(kāi)關(guān)103和主控處理器模塊100，所述主控處理器模塊100包括指令解析單元102和指令獲取單元101 ；指令獲取單元101，用于按照預(yù)定的總線協(xié)議獲取切換指令；指令解析單元102，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)；選擇開(kāi)關(guān)103，用于根據(jù)所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通。
[0043]指令獲取單元101通過(guò)預(yù)設(shè)的總線協(xié)議與上位機(jī)105進(jìn)行通信，上位機(jī)105可以理解為指令的生成端，或者轉(zhuǎn)發(fā)端。總線協(xié)議如RS485等。通過(guò)總線傳輸?shù)目刂浦噶睿蛘呤侵噶钚盘?hào)通常無(wú)法直接讀取，需要經(jīng)過(guò)指令解析單元102將獲取到的信號(hào)進(jìn)行解析，以使下達(dá)的指令(開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào))是選擇開(kāi)關(guān)103能夠使用的指令。
[0044]主控處理器模塊100可以采用低功耗嵌入式ARM高性能控制器(如STM32)，在保證低功耗、高性能以及低成本的前提下，完成與上位機(jī)105的通信，以獲取切換指令。
[0045]選擇開(kāi)關(guān)103的一端連接的是真實(shí)設(shè)備，另一端連接的是仿真設(shè)備，其作用是根據(jù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，調(diào)整內(nèi)部的接線，或者端口映射關(guān)系，使指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或使指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通。如圖2所示，選擇開(kāi)關(guān)103的一端連接了真實(shí)設(shè)備I和仿真設(shè)備1，選擇開(kāi)關(guān)103的另一端連接了真實(shí)設(shè)備2和仿真設(shè)備2，其中，仿真設(shè)備I用于對(duì)真實(shí)設(shè)備I進(jìn)行仿真，仿真設(shè)備2用于對(duì)真實(shí)設(shè)備2進(jìn)行仿真。當(dāng)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，可以通過(guò)調(diào)整選擇開(kāi)關(guān)103 —端與真實(shí)設(shè)備或仿真設(shè)備連接，另一端與真實(shí)設(shè)備或仿真設(shè)備連接，進(jìn)而使真實(shí)設(shè)備與真實(shí)設(shè)備能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使仿真設(shè)備與真實(shí)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。并且通過(guò)多個(gè)配線箱的連接，能夠使多組設(shè)備(真實(shí)設(shè)備與仿真設(shè)備，真實(shí)設(shè)備與真實(shí)設(shè)備)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，再將各個(gè)設(shè)備相互連接，使多個(gè)設(shè)備組成一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，便能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)整體測(cè)試的功能。
[0046]為了便于操作，可以加入開(kāi)關(guān)指示燈，開(kāi)關(guān)指示燈用于顯示選擇開(kāi)關(guān)103的工作狀態(tài)，也就是顯示選擇開(kāi)關(guān)103，選擇哪個(gè)真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇哪個(gè)真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通
[0047]具體的，選擇開(kāi)關(guān)103可以是繼電器(由兩個(gè)單刀雙擲繼電器所組成的)，也就是所述選擇開(kāi)關(guān)103包括第一刀組、第二刀組和連接端；所述第一刀組用于選擇第一真實(shí)設(shè)備或第一仿真設(shè)備與所述連接端的一端電連接；所述第一仿真設(shè)備用于對(duì)所述第一真實(shí)設(shè)備進(jìn)行仿真處理；所述第二刀組用于選擇第二真實(shí)設(shè)備或第二仿真設(shè)備與所述連接端的另一端電連接；所述第二仿真設(shè)備用于對(duì)所述第二真實(shí)設(shè)備進(jìn)行仿真處理；連接端，用于導(dǎo)通連接在其兩端的設(shè)備。
[0048]開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)中分別指出了第一刀組和第二刀組的動(dòng)作狀態(tài)，也就是第一刀組連接第一仿真設(shè)備還是第一真實(shí)設(shè)備，相對(duì)應(yīng)的，還指出了第二刀組連接第二仿真設(shè)備還是第二真實(shí)設(shè)備。當(dāng)?shù)谝坏督M和第二刀組的動(dòng)作執(zhí)行完畢后，通過(guò)連接端將第一刀組所連接的設(shè)備與第二刀組所連接的設(shè)備進(jìn)行連通，以使連接端兩端的設(shè)備能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，也就是仿真-真實(shí)，或者，真實(shí)-真實(shí)的數(shù)據(jù)交換。
[0049]具體的，第一刀組和第二刀組可以分別屬于不同的繼電器中，并且由這兩個(gè)繼電器組成雙通繼電器，也就是使主控處理器可以通繼電器來(lái)控制兩組設(shè)備的連接。
[0050]模塊化CPCI配線箱還包括光耦開(kāi)關(guān)，所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第一刀組與所述第一真實(shí)設(shè)備進(jìn)行光耦隔離，或所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第一刀組與所述第一仿真設(shè)備進(jìn)行光耦隔離；且，所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第二刀組與所述第二真實(shí)設(shè)備進(jìn)行光耦隔離，或所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第二刀組與所述第二仿真設(shè)備進(jìn)行光耦隔離。
[0051]光耦開(kāi)關(guān)能夠起到光電隔離的作用，防止上電時(shí)，或者其他瞬時(shí)電流過(guò)高而燒壞設(shè)備。并且使選擇開(kāi)關(guān)103能夠通過(guò)光耦開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制動(dòng)作。
[0052]所述主控處理器模塊100還包括CPLD寄存器104，所述CPLD寄存器104用于將所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)發(fā)送至所述選擇開(kāi)關(guān)103。
[0053]CPLD寄存器104能夠起到暫存指令、數(shù)據(jù)和地址。一個(gè)模塊化CPCI配線箱可以包括有多個(gè)受主控處理器模塊100所控制的選擇開(kāi)關(guān)103，每個(gè)選擇開(kāi)關(guān)103負(fù)責(zé)在兩組設(shè)備(如一組設(shè)備由第一真實(shí)設(shè)備和第一仿真設(shè)備組成，另一組設(shè)備由第二真實(shí)設(shè)備和第二仿真設(shè)備組成，也就是每一組均有一個(gè)真實(shí)設(shè)備和用于對(duì)該真實(shí)設(shè)備進(jìn)行仿真的仿真設(shè)備)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。由此，需要通過(guò)給不同的選擇開(kāi)關(guān)103分配地址(此地址為選擇開(kāi)關(guān)103地址，也可以稱為二級(jí)地址)，才能夠使上位機(jī)105所下達(dá)的指令正確的到達(dá)需要受控的設(shè)備處。并且，有些時(shí)候，在指令下達(dá)之后，是需要延遲動(dòng)作的，也就是需要通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到預(yù)設(shè)的時(shí)間之后再按照預(yù)設(shè)的方式控制指定的選擇開(kāi)關(guān)103進(jìn)行動(dòng)作，以完成上位機(jī)105所下達(dá)的控制指令，此時(shí)需要暫存數(shù)據(jù)和指令，并且根據(jù)指令中的相關(guān)信息進(jìn)行計(jì)時(shí)等功能。
[0054]所述主控處理器模塊100還包括處理器地址判斷單元；處理器地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預(yù)先獲取的處理器地址信息相符，若相符，則觸發(fā)指令解析單元102工作。
[0055]使用的時(shí)候，一套組網(wǎng)系統(tǒng)(交聯(lián)系統(tǒng))中，如需要對(duì)選擇開(kāi)關(guān)103進(jìn)行切換指令的下達(dá)時(shí)，其中，選擇開(kāi)關(guān)103用于連接某一區(qū)域的一組設(shè)備(真實(shí)設(shè)備和與該真實(shí)設(shè)備對(duì)應(yīng)的仿真設(shè)備)與另一組設(shè)備，或者是多個(gè)設(shè)備。則會(huì)通過(guò)預(yù)設(shè)的總線下達(dá)其切換指令，切換指令中需要攜帶有地址信息(該地址信息可以稱為處理器地址信息，或者稱為一級(jí)地址)，在獲取到切換指令后，處理器地址判斷單元通過(guò)判斷切換指令中所攜帶的地址信息是否為該配線箱所預(yù)設(shè)的處理器地址信息，若是，則應(yīng)按照該切換指令，對(duì)選擇開(kāi)關(guān)103進(jìn)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，若否，則不需要對(duì)該切換指令進(jìn)行響應(yīng)。
[0056]主控處理器可以通過(guò)微處理器芯片的脈沖計(jì)時(shí)計(jì)算相應(yīng)控制指令的發(fā)送時(shí)刻，指令執(zhí)行的時(shí)間單位為lus。
[0057]進(jìn)一步，模塊化CPCI配線箱還包括背板總線模塊106，所述背板總線模塊106包括地址分配單元，用于生成處理器地址信息。一個(gè)背板總線模塊106通常與多個(gè)主控處理器模塊100連接，并且背板總線模塊106也在控制主控處理器模塊100。
[0058]背板總線模塊106中的地址分配單元用于生成一級(jí)地址信息，也就是處理器地址信息。該信息的生成可以由上位機(jī)105自行分配也可以由使用者通過(guò)如撥碼開(kāi)關(guān)等元器件進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置。
[0059]進(jìn)一步，所述主控處理器模塊100還包括:多個(gè)處理器接口和與所述每個(gè)處理器接口相對(duì)應(yīng)的多個(gè)狀態(tài)指示燈，每個(gè)所述處理器接口用于連接所述背板總線模塊106與一個(gè)所述指令獲取單元101，每個(gè)所述指令獲取單元101通過(guò)與其對(duì)應(yīng)的所述處理器接口，從所述背板總線模塊106獲取所述切換指令；狀態(tài)指示燈用于顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元101的連接狀態(tài)。
[0060]一個(gè)模塊化CPCI配線箱中包括有多個(gè)主控處理器，每個(gè)主控處理器均包括有一個(gè)指令獲取單元101，通過(guò)使?fàn)顟B(tài)指示燈顯示處理器接口與指令獲取單元101的連接狀態(tài)，能夠使使用者清楚的知悉指令獲取單元101是否正常工作。在故障檢查的時(shí)候，使用模塊化的布局方式要優(yōu)于雜亂的布局方式，其原因在于檢修的時(shí)候，通常會(huì)使用替代器件，以替代器件替換下所其所對(duì)應(yīng)的工作器件，查看替換后是否還能夠正常工作，如果電路為雜亂的連接方式，則不容易理順其條理，也就不容易找到等價(jià)的器件對(duì)原電路中的器件進(jìn)行替換，模塊化之后，則可以以一個(gè)模塊為單位進(jìn)行替換和檢修，這也是本發(fā)明所提供的模塊化CPCI配線箱的優(yōu)點(diǎn)之一。再此基礎(chǔ)上，還可以使用狀態(tài)指示燈來(lái)檢測(cè)指令獲取單元101與處理器接口的連接狀態(tài)，也就是能夠顯示指令獲取單元101是否能夠正常獲取切換指令，在發(fā)生故障后，如果狀態(tài)指示燈正常，則可以檢測(cè)主控處理器模塊100和選擇開(kāi)關(guān)103處是否發(fā)生故障，如果狀態(tài)指示燈不正常，則需要檢測(cè)背板總線模塊106是否正常工作。
[0061]所述主控處理器模塊100還包括計(jì)時(shí)單元，用于當(dāng)計(jì)時(shí)的時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值時(shí)，觸發(fā)CPLD寄存器104工作。
[0062]如前文所述，上位機(jī)105通過(guò)背板總線模塊106(實(shí)際在使用的時(shí)候，背板總線模塊106相當(dāng)于依附在背板總線上的，背板總線也就是如RS485的總線，并且上位機(jī)105可以通過(guò)RS485總線，使用ModBus協(xié)議進(jìn)行切換指令的傳輸，背板總線模塊106負(fù)責(zé)按照RS485總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)物理信號(hào)的無(wú)損傳輸，也可以采用以太網(wǎng)通信方式進(jìn)行信號(hào)傳輸)所下達(dá)的切換指令中，可以包含有執(zhí)行的時(shí)間，或者延遲預(yù)定的時(shí)間后再執(zhí)行。那么，則需要通過(guò)計(jì)時(shí)單元來(lái)計(jì)時(shí)并且，當(dāng)計(jì)時(shí)的時(shí)間達(dá)到切換指令中所提供的時(shí)間后，再觸發(fā)寄存器進(jìn)行工作。計(jì)時(shí)單元可以是CPLD寄存器104的一部分，也可以是使用獨(dú)立的計(jì)時(shí)器(計(jì)數(shù)器)
[0063]所述背板總線模塊106包括總線地址判斷單元和切換指令發(fā)送單元，總線地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預(yù)先獲取的總線地址信息相符；切換指令發(fā)送單元，若總線地址判斷模塊判斷為是，則用于向所述指令獲取單元101發(fā)送所述切換指令。
[0064]具體使用時(shí)，還需要通過(guò)總線地址判斷單元來(lái)判斷生成的切換指令所對(duì)應(yīng)控制的地址是否為該背板總線模塊106所對(duì)應(yīng)的地址，如果是，則背板總線模塊106接收/生成發(fā)送指令，并且通過(guò)切換指令發(fā)送單元發(fā)送給指定的主控處理器模塊100 (也就是最終要發(fā)送給指令獲取單元101)。
[0065]每個(gè)背板總線模塊106可以連接多個(gè)主控處理器模塊100，也就是在使用的時(shí)候，需要將主控處理器模塊100安裝(插接)在背板總線模塊106上，并且，當(dāng)主控處理器模塊100插接到背板總線模塊106后，通過(guò)上下拉電阻檢測(cè)到有新的主控處理器摸連接進(jìn)來(lái)，則提示使用者有新的背板總線模塊106插入，具體提示方式如燈光和聲音，并且在主控處理器模塊100插接到背板總線模塊106后，自動(dòng)為主控處理器模塊100分配地址(一級(jí)地址)。
[0066]所述主控處理器模塊100還包括時(shí)鐘同步單元，用于根據(jù)獲取的外部時(shí)鐘信號(hào)，同步調(diào)整本地時(shí)鐘。
[0067]為了做到對(duì)選擇開(kāi)關(guān)103進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，還需要每個(gè)預(yù)定的時(shí)間來(lái)調(diào)整主控處理器的本地時(shí)鐘，以使時(shí)鐘信號(hào)與上位機(jī)105 (或者網(wǎng)絡(luò))的時(shí)間保持同步，也就能夠使主控處理器模塊100在進(jìn)行計(jì)時(shí)后，或者在上位機(jī)105告知?jiǎng)幼鲿r(shí)間(動(dòng)作時(shí)間通常攜帶在切換指令中)后能夠按照預(yù)設(shè)的時(shí)間準(zhǔn)確的進(jìn)行動(dòng)作，以使真實(shí)設(shè)備與真實(shí)設(shè)備，或者使真實(shí)設(shè)備與仿真設(shè)備進(jìn)行連接，并進(jìn)一步的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0068]具體的，主控處理器模塊100和選擇開(kāi)關(guān)103可以均分布在一塊主繼電器板上，考慮兩組輸入信號(hào)和一組輸出信號(hào)都需要同通過(guò)面板引出，同時(shí)兼具單板能夠提供最多的切換路數(shù)，因此優(yōu)先選擇DB78 (SCIC)連接器作為信號(hào)輸入輸出連接器，即每一塊繼電器板可實(shí)現(xiàn)最大78路信號(hào)的切換功能(78個(gè)繼電器)。
[0069]主控處理器模塊100與背板總線模塊106的連接采用兩個(gè)96Pin的歐式連接器(其中一個(gè)用來(lái)連接電源、地址、控制信號(hào)等?？紤]每塊繼電器單板(裝配有主控處理器模塊100和選擇開(kāi)關(guān)103)采用單獨(dú)的5V或12V供電，考慮電流因素大約需要20Pin，同時(shí)地信號(hào)20Pin，控制信號(hào)包括單板地址配置信號(hào)SPin (16個(gè)地址)，備用控制信號(hào)2Pin，通信信號(hào)4Pin (采用RS422或RS485總線，Modbus協(xié)議)，因此96Pin歐式連接器完全滿足要求。另一個(gè)連接器用來(lái)輸出切換狀態(tài)信號(hào)給狀態(tài)指示板(具體連接到狀態(tài)指示燈)，共78個(gè)指示狀態(tài)。圖3展示了本發(fā)明各個(gè)模塊之間的操作流程。包括如圖301至308，8個(gè)步驟，具體如下，用戶首先需要將需要切換的真實(shí)設(shè)備以及仿真設(shè)備，通過(guò)接口連線，與配線箱連接完成。然后設(shè)定配線箱的地址(尤其是對(duì)于級(jí)聯(lián)使用的多個(gè)配線箱)。之后通過(guò)RS485總線遠(yuǎn)程控制配線箱，根據(jù)指定地址到達(dá)目標(biāo)配線箱，進(jìn)入背板總線模塊，經(jīng)過(guò)二級(jí)地址解析，到達(dá)目標(biāo)主控配線模塊，該模塊的微處理器接收到通斷命令后立即通過(guò)CPLD發(fā)出控制命令，控制繼電器(選擇開(kāi)關(guān))執(zhí)行通斷操作，同時(shí)通知狀態(tài)指示板對(duì)二極管燈珠點(diǎn)亮或者改變顏色，以告知用戶目標(biāo)繼電器的當(dāng)前狀態(tài)。
[0070]圖4示出了與操作流程相對(duì)應(yīng)的模塊化CPCI配線箱工作流程圖，其工作流程如下:
[0071]S401，背板總線模塊通過(guò)RS485總線獲取切換指令；
[0072]S402，總線地址判斷單元判斷切換指令是否為本地處理的指令，若是，則執(zhí)行步驟S403 ；
[0073]S403，處理器地址判斷單元判斷切換指令是否為本地需要處理的指令，若是，則執(zhí)行步驟S404 ；
[0074]S404,指令解析單元將切換指令生成開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)；
[0075]S405,計(jì)時(shí)單元計(jì)時(shí)預(yù)定的時(shí)間向CPLD寄存器發(fā)送觸發(fā)信號(hào)；
[0076]S406, CPLD寄存器將開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)發(fā)給指定的選擇開(kāi)關(guān)；
[0077]S407，若步驟S406和步驟S407均完成，則選擇開(kāi)關(guān)選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通；
[0078]S408，開(kāi)關(guān)指示燈顯示連接狀態(tài)(顯示選擇開(kāi)關(guān)的連接狀態(tài)，或每個(gè)選擇開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài))；
[0079]圖5展示了多個(gè)模塊化CPCI配線箱107的連接圖，當(dāng)上位機(jī)105通過(guò)RS485總線向各個(gè)模塊化CPCI配線箱107下達(dá)切換指令，模塊化配線箱接收到切換指令之后，根據(jù)切換指令中所攜帶的地址信息來(lái)判斷是否是本地需要執(zhí)行的動(dòng)作，再繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的操作。
[0080]選擇開(kāi)關(guān)若為繼電器，選擇方面考慮大部分為信號(hào)開(kāi)關(guān)(例如Arinc429和離散量)，一部分須達(dá)到一定的電流額度(例如700mA)，一部分要達(dá)到較高電壓(例如28V50mA)，而且又考慮到高密度布局多路開(kāi)關(guān)或繼電器，同時(shí)考慮整體成本，因此針對(duì)不同的信號(hào)類型，本發(fā)明還提供了三款主控模塊電路板卡。
[0081](I)主控模塊I (適合Arinc429和離散信號(hào)量)，如圖6所示，考慮本切換板只需對(duì)信號(hào)進(jìn)行切換，因此本方案使用多路集成模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)(例如MAX14756, MAX14757, MAX14758等4路模擬開(kāi)關(guān))，為了可靠地實(shí)現(xiàn)關(guān)斷功能，每路信號(hào)需要兩路開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，按照4路模擬開(kāi)關(guān)芯片設(shè)計(jì)，單板需使用39片模擬開(kāi)關(guān)，以及相關(guān)的控制電路。所選模擬開(kāi)關(guān)的功能原理如圖6所示，每?jī)陕烽_(kāi)關(guān)串接一路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)該路信號(hào)的通斷。相鄰的每三路端口為一組，分別是兩端和控制端。具體操作步驟如下:將信號(hào)的兩端接到板子的相鄰兩個(gè)端口 ；控制端接到串口中的某一路；通過(guò)RS485協(xié)議的串口端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)該路信號(hào)的通斷；按照?qǐng)D6可以看到，Al，BI分別接入需要控制通斷的兩端，ENl接入控制串口的一路信號(hào)；其余類推，完成每組A/B端的通斷控制。
[0082](2)主控模塊2 (適合28V50mA和700mA信號(hào))，如圖，7所示，對(duì)于28V50mA信號(hào)而言，用于模擬開(kāi)關(guān)可通過(guò)電流較小，最大一般只能承受50mA電流，因此為了保證系統(tǒng)的可靠型，本方案中選擇體積小的MOS FET繼電器(例如G3VM-61AY，特點(diǎn)耐壓高、可通過(guò)電流500mA)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)此類信號(hào)的切換。按照單板78路切換功能設(shè)計(jì)，每路需要兩個(gè)繼電器完成帶關(guān)斷的二選一功能，因此單板總共需要156只繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所選MOS繼電器的功能原理如圖7所示。
[0083]對(duì)于700mA2.6W信號(hào)，由于需要考慮較大的通過(guò)電流而對(duì)耐壓沒(méi)有過(guò)高要求，因此在選擇繼電器時(shí)則選擇不同型號(hào)小體積的MOS FET繼電器(例如G3VM-21AR，最大負(fù)載電壓20V，最大負(fù)載電流4A)來(lái)實(shí)現(xiàn)此類信號(hào)切換。照單板78路切換功能設(shè)計(jì)，每路需要兩個(gè)繼電器完成帶關(guān)斷的二選一功能，因此單板總共需要156只繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所選MOS繼電器的功能原理如圖7所示，實(shí)現(xiàn)二選一的切換，實(shí)現(xiàn)端口 705/706或者705/704之間的連通，并通過(guò)端口 701/702或者702/703串接的二極管燈柱指示當(dāng)前連接的狀態(tài)；具體操作步驟如下:
[0084]I，將設(shè)備A接到端口 704 ；
[0085]2，將設(shè)備B接到端口 705 ；
[0086]3，將設(shè)備C接到端口 706 ；
[0087]4，通過(guò)遠(yuǎn)程控制切換，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備A/B之間互連；或者設(shè)備B/C之間互連；
[0088]5，遠(yuǎn)程控制圖中所繪制的吸合開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)端口 705/706或者704/705之間的自由連通。否則，吸合開(kāi)關(guān)斷開(kāi)為單向阻斷；
[0089]6，如果端口 705和706之間聯(lián)通，則端口 701和702之間也相通，點(diǎn)亮所串接的二極管燈柱，指示當(dāng)前連接狀態(tài)；
[0090]7，如果端口 704和705之間聯(lián)通，則端口 702和703之間也相通，點(diǎn)亮所串接的二極管燈柱，指示當(dāng)前連接狀態(tài)。
[0091]針對(duì)所接設(shè)備的電氣參數(shù)不同，選擇不同類型的繼電器元件。因此50mA和700mA信號(hào)可參照同樣的原理圖。
[0092]本發(fā)明所提供的模塊化CPCI配線箱至少具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0093]1，繼電器切換單路采用模塊化設(shè)計(jì)，方便增加或減少控制通路數(shù)，同時(shí)便于問(wèn)題通路(出現(xiàn)故障的時(shí)候)的排查與更換；
[0094]2，用戶可以通過(guò)在配線箱中任意添加主控處理器模塊，也添加了控制不同組設(shè)備之間連接的選擇開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)配線端口數(shù)量的增加，而無(wú)須額外的配置和其它操作；任何線路的連接邏輯發(fā)生改變，只需要調(diào)整當(dāng)前線路，而其它線路以及切換邏輯不受任何影響(主控處理器模塊的工作是相對(duì)獨(dú)立的，也就是一個(gè)進(jìn)行了調(diào)整，不會(huì)影響到其他的主控處理器模塊)；
[0095]3，配線箱直接控制被測(cè)設(shè)備的物理開(kāi)關(guān)(如通過(guò)光耦開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制)通斷狀態(tài)，無(wú)需再增加單獨(dú)的理線箱；
[0096]4，每個(gè)配線箱通?？勺疃嘀С?4個(gè)主控處理器模塊的接入(最大數(shù)量由切換箱的尺寸限制)，通過(guò)背板配置地址，地址位數(shù)為4位，剩余兩個(gè)地址用于特殊應(yīng)用；同時(shí)每個(gè)配線箱有獨(dú)立的4位地址(總線地址)，即整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)15臺(tái)信號(hào)切換箱組網(wǎng)工作；
[0097]5，通過(guò)RS485總線代替使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)保證配線控制的實(shí)時(shí)性，不但降低了配線箱的開(kāi)發(fā)成本，而且在保證實(shí)時(shí)控制的前提下，極大簡(jiǎn)化了控制方式。
[0098]本發(fā)明所提供的模塊化CPCI配線箱，通過(guò)設(shè)置了選擇開(kāi)關(guān)和主控處理器模塊，其中，主控處理器模塊包括指令解析單元，使指令解析單元通過(guò)解析切換指令，來(lái)生成開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，并且將開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)提供給選擇開(kāi)關(guān)，使選擇開(kāi)關(guān)能夠選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通，進(jìn)而在更改設(shè)備之間的連接方式的時(shí)候，通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)既能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，不需要人工手動(dòng)調(diào)整，使配線的調(diào)整簡(jiǎn)便和不易出錯(cuò)，并且，通過(guò)進(jìn)一步設(shè)置了用于進(jìn)行通信地址核對(duì)的處理器地址判斷單元和總線地址判斷單元，使模塊化CPCI配線箱在集合成整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候能夠針對(duì)性的控制某一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行工作，不會(huì)出現(xiàn)由于配線箱數(shù)量的增加，而使切換指令的下達(dá)出現(xiàn)錯(cuò)誤，還設(shè)置了用于顯示顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元的連接狀態(tài)的狀態(tài)指示燈，使用者能夠直觀的確定的配線箱中的哪個(gè)部分出現(xiàn)了故障，以盡快的解決故障，從而更好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0099]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.模塊化CPCI配線箱，其特征在于，包括:選擇開(kāi)關(guān)和主控處理器模塊，所述主控處理器模塊包括指令解析單元和指令獲取單元； 指令獲取單元，用于按照預(yù)定的總線協(xié)議獲取切換指令； 指令解析單元，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)； 選擇開(kāi)關(guān)，用于根據(jù)所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)仿真設(shè)備連通，或選擇指定的真實(shí)設(shè)備與對(duì)應(yīng)的真實(shí)設(shè)備連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述選擇開(kāi)關(guān)包括第一刀組、第二刀組和連接端； 所述第一刀組用于選擇第一真實(shí)設(shè)備或第一仿真設(shè)備與所述連接端的一端電連接；所述第一仿真設(shè)備用于對(duì)所述第一真實(shí)設(shè)備進(jìn)行仿真處理； 所述第二刀組用于選擇第二真實(shí)設(shè)備或第二仿真設(shè)備與所述連接端的另一端電連接；所述第二仿真設(shè)備用于對(duì)所述第二真實(shí)設(shè)備進(jìn)行仿真處理； 連接端，用于導(dǎo)通連接在其兩端的設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，還包括光耦開(kāi)關(guān)， 所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第一刀組與所述第一真實(shí)設(shè)備進(jìn)行光耦隔離，或所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第一刀組與所述第一仿真設(shè)備進(jìn)行光耦隔離； 且，所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第二刀組與所述第二真實(shí)設(shè)備進(jìn)行光耦隔離，或所述光耦開(kāi)關(guān)用于對(duì)所述第二刀組與所述第二仿真設(shè)備進(jìn)行光耦隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括CPLD寄存器， 所述CPLD寄存器用于將所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)發(fā)送至所述選擇開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括處理器地址判斷單元； 處理器地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預(yù)先獲取的處理器地址信息相符，若相符，則觸發(fā)指令解析單元工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，還包括背板總線模塊，所述背板總線模塊包括地址分配單元，用于生成處理器地址信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括:多個(gè)處理器接口和與每個(gè)所述處理器接口相對(duì)應(yīng)的多個(gè)狀態(tài)指示燈，每個(gè)所述處理器接口用于連接所述背板總線模塊與一個(gè)所述指令獲取單元，每個(gè)所述指令獲取單元通過(guò)與其對(duì)應(yīng)的所述處理器接口，從所述背板總線模塊獲取所述切換指令； 狀態(tài)指示燈用于顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元的連接狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括計(jì)時(shí)單元，用于當(dāng)計(jì)時(shí)的時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值時(shí)，觸發(fā)CPLD寄存器工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述背板總線模塊包括總線地址判斷單元和切換指令發(fā)送單元， 總線地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預(yù)先獲取的總線地址信息相符； 切換指令發(fā)送單元，若總線地址判斷模塊判斷為是，則用于向所述指令獲取單元發(fā)送所述切換指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括時(shí)鐘同步單元，用于根據(jù)獲取的外部時(shí)鐘信號(hào)，同步調(diào)整本地時(shí)鐘。
【文檔編號(hào)】G05B17/02GK104298125SQ201410428277
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】呂良博, 王雁來(lái) 申請(qǐng)人:北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司