專利名稱：基于pxi/pci總線的測試信號源設備間遠程同步設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種設備間遠程同步方法，具體是一種基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備及方法。
背景技術：
在自旋氣象衛(wèi)星進行星地大回路 成像測試過程中，當星上掃描同步器被置為“地中”信號為掃描控制時序基準時，要求地面模擬原始云圖的云圖基準源設備送給衛(wèi)星的階梯波信號與姿控站設備輸出地球波信號間保持嚴格相位同步，保證相位差恒定。這主要是由于每個信號周期的階梯波信號均代表構成一幅云圖的2500行的每個掃描行數據，只有每個代表掃描行數據的階梯波信號與地中信號在每個信號周期均保持恒定的相位關系，星上探測系統(tǒng)才能以固定的間隔輸出原始云圖數據，才能最終保證云圖掃描線的起始位置不發(fā)生錯位，輸出正確的模擬云圖。由于云圖基準源送出的階梯波信號直接送入衛(wèi)星探測系統(tǒng)的前端放大器，要求其信號中包含的干擾信號盡可能少，所以該設備距離衛(wèi)星很近，且通過同軸電纜將信號送入星上，而與之同步的姿控站設備被設置于衛(wèi)星測試間，兩者相距超過50米，兩設備間需要通過同步電纜連接，實現同步。按照PXI/PCI設備提供的標準同步機制，主要是將需要同步的兩臺設備中的一臺設備的時鐘基準信號通過機箱背板或外部連線導入到其他模擬輸出卡或其他PXI機箱中，這種同步機制，只能實現在同一個PXI控制機箱內模擬輸出卡之間的同步，或者距離較短的設備間同步。對于長距離的同步，由于時鐘信號一般頻率均在MHz以上，通過長線傳輸以后，時鐘脈沖的失真很大，致使遠程設備無法使用該時鐘信號作為其外部時鐘信號工作，同步無法實現。如果降低長線上時鐘脈沖信號的頻率，即使信號可以較好的傳到遠端信號源設備，但由于時鐘頻率降低，致使遠端信號源設備輸出信號的采樣數必然減少，輸出信號的精度將大打折扣。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術存在的上述不足，提供了一種基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備及方法。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的。一種基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備，包括用于同步的近端信號源設備和遠端信號源設備，所述近端信號源設備和遠端信號源設備之間通過信號連接;優(yōu)選地，所述近端信號源設備和遠端信號源設備均為采用標準PXI/PCI總線接口形式的虛擬儀器設備；優(yōu)選地，所述近端信號源設備和遠端信號源設備均設有用于本地信號輸出的標準PXI或PCI總線接口模擬輸出卡；
優(yōu)選地，所述遠端信號源設備的模擬輸出卡上設有用于產生高頻率采樣脈沖的計數器模塊或配置有通用計數器卡。優(yōu)選地，所述計數器模塊為模擬輸出卡板載通用計數器或單獨配置的計數器卡；所述計數器采用遠端信號源設備板載時鐘信號作為計數器計數時鐘信號。優(yōu)選地，所述PXI/PCI總線寬度為32位，工作電壓為3. 3V/5. 5V，頻率為33MHz/66MHz，模擬輸出卡與主控計算機CPU總線間的通訊通過PCI橋路實現，所述模擬輸出卡設有板載FIFO緩存器，并支持DMA傳輸模式。優(yōu)選地，所述模擬輸出卡支持信號采樣頻率大于200KHZ，采樣精度不小于12bit，輸出電壓范圍為-IOV +10V。一種基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備的同步方法，包括以下
步驟第一步，根據近端信號源設備和遠端信號源設備間的距離和同步傳輸線周邊電磁環(huán)境選擇合適的同步信號傳輸線類型；第二步，近端信號源設備通過編程調用PXI/PCI接口的模擬輸出卡驅動程序控制其輸出近端信號源所需信號，同時輸出一路與近端輸出信號頻率相差整數倍的低頻同步脈沖信號；第三步，遠端信號源設備以長線傳輸來的同步信號為外部觸發(fā)源通過模擬輸出卡上的計數器或單獨配置的計數器卡，通過模擬輸出卡或計數器卡驅動程序配置計數器工作于脈沖生成模式；生成本地的模擬輸出卡所需的高頻率采樣脈沖信號；第四步，近端信號源設備送入的同步信號每個周期觸發(fā)一次計數器模塊的脈沖輸出，從而保證在信號周期內，遠端和近端同步一次，使雙方D/A轉換后輸出的信號頻率一致、相位差恒定，實現測試信號源設備間的遠程同步。優(yōu)選地，所述第一步中同步信號傳輸線類型的選擇原則為小于50米的距離選擇平行傳輸線或雙絞線；小于100米的距離選擇雙絞傳輸線或同軸屏蔽線；大于100米且小于200米的距離使用同軸屏蔽線；所述傳輸線類型以測試脈沖信號通過傳輸線后的失真度確定；所述第三步中觸所述發(fā)方式為外部觸發(fā)，觸發(fā)源為長線傳輸來的同步脈沖信號。優(yōu)選地，所述第二步中進行近端信號源設備程序設計過程包括如下步驟步驟1，根據模擬輸出卡的最大采樣率指標和所需生成信號最高頻率確定近端信號源設備采樣點數的上限，計算模擬輸出卡產生的數據點的最大個數，即
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其中，所述Smax為模擬輸出卡具有的最大采樣率，fmax為所需生成信號的最高頻率；步驟2，根據步驟I確定的數據點的最大個數，計算實際D/A轉換的采樣點數據個數，即ns^X nfflax ；其中，所述X為采樣點數；步驟3，根據步驟2確定的采樣點數據個數及所需生成信號頻率，計算模擬輸出卡工作時的采樣頻率，即:fs=nsfsignal ；其中，fsignal為所需生成信號頻率；步驟4，根據步驟3所需生成信號頻率fsignal，確定同步信號的頻率，使同步信號的頻率為所需生成信號頻率fsignal的1/n。優(yōu)選地，所述步驟2中，采樣點數為數據點的最大個數的709Γ80% ；優(yōu)選地，所述采樣點數為數據點的最大個數的75% ； 優(yōu)選地，所述步驟4中，η為可以整除fsignal的整數，并根據同步設備間的距離通過實際測試確定。優(yōu)選地，所述第三步中進行近端信號源設備程序設計過程包括如下步驟步驟1，采用與近端信號源設備相同的方法確定遠端信號源設備本地信號的采樣點數ns2，進而確定信號的實際采樣頻率fs2，所述ns2和fs2滿足fs2=ns2fsignal，其中，fsignal為所需生成信號頻率；步驟2，根據步驟I中確定的fs2確定遠端信號源設備計數器脈沖生成程序的參數；所述參數為高電平時間tH和低電平時間ty所述tH和k滿足Ts=tH+ts=l/fs2 ;同時,將計數器脈沖生成所用的定時函數中的采樣點數設為ns2，完成近端信號源設備與遠端信號源設備間的同步。本發(fā)明提供的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備及方法，通過間接地手段，先在近端信號源設備輸出一路與本地輸出信號同頻或頻率較本地輸出頻率低整數倍的同步脈沖信號，該信號的頻率相對設備內基準時鐘脈沖的頻率低幾個量級，而后通過長距離同步信號傳輸線送達遠端信號源設備。遠端信號源設備將送入的同步脈沖作為控制信號，觸發(fā)其內的計數器信號按照同步周期輸出高頻率的時鐘采樣信號。該方法所反映的實現思想和具體途徑很好的解決了基于PXI/PCI總線設備的遠距離同步問題。


圖I為實現PXI (PCI)總線的測試信號源設備間輸出信號同步方法的整體概況；圖2為用同一塊模擬輸出卡(A0卡)不同AO通道在近端信號源設備實現本地信號和同步信號輸出的LabView程序；圖3為用同一塊模擬輸出卡(A0卡)不同AO通道在近端信號源設備實現本地信號和同步信號輸出的LabView程序用戶界面，可以通過在界面設置“同步信號與本地信號頻率倍數差(同步間隔)”的值，使近端輸出的同步信號頻率相差整數倍，圖中設為了 10，即表示本地信號輸出十個信號周期，輸出一個同步脈沖。近端信號源設備本地信號為1000Hz正弦波，同步脈沖為IOOHz正脈沖；圖4為另一種產生同步信號的方法，即在近端信號源設備上用模擬輸出卡(A0卡)上的一路通用計數器“ctrO”在近端信號源設備產生IOOHz同步脈沖輸出的LabView程序；圖5所示LabView程序實現了遠端激勵源設備中將同步電纜傳入的同步信號作為通用計數器的外部觸發(fā)信號，在外部同步信號的控制下，產生所需頻率的采樣脈沖信號；圖6利用圖5程序產生的采樣脈沖信號，控制遠端激勵源設備上的模擬輸出卡(A0卡)輸出所需要的信號。如果模擬輸出卡上沒有通用計數器，則需要采用外部連線將其他計數器卡輸出脈沖信號作為模擬輸出卡的采樣脈沖信號；圖7為遠端信號源模擬輸出卡利用通用計數器生成的采樣脈沖D/A轉換得到的兩路遠端輸出信號。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例I本實施例提供了一種基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備，包括用于同步的近端信號源設備和遠端信號源設備，所述近端信號源設備和遠端信號源設備之間通過信號連接；近端信號源設備和遠端信號源設備均為采用標準pxi/pci總線接口形式 的虛擬儀器設備；近端信號源設備和遠端信號源設備均設有用于本地信號輸出的標準PXI或PCI總線接口模擬輸出卡；遠端信號源設備的模擬輸出卡上設有用于產生高頻率采樣脈沖的計數器模塊或配置有通用計數器卡。在本實施例中，計數器模塊為模擬輸出卡板載通用計數器或單獨配置的計數器卡；計數器采用遠端信號源設備板載時鐘信號作為計數器計數時鐘信號；PXI/PCI總線寬度為32位，工作電壓為3. 3V/5. 5V，頻率為33MHz/66MHz，模擬輸出卡與主控計算機CPU總線間的通訊通過PCI橋路實現，所述模擬輸出卡設有板載FIFO緩存器，并支持DMA傳輸模式；模擬輸出卡支持信號采樣頻率大于200KHz，采樣精度不小于12bit，輸出電壓范圍為-IOV +IOV。兩臺需要同步的信號源間距離在使用平行傳輸線時小于50米，雙絞傳輸線時小于100米，同軸屏蔽線小于150米，采用雙導線進行同步脈沖信號的傳輸[5]，導線上分布電容小于O. 001微法，導線電阻小于5歐姆。實施例2本實施例為利用實施例I提供的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備的同步方法，包括以下步驟第一步，根據近端信號源設備和遠端信號源設備間的距離和同步傳輸線周邊電磁環(huán)境選擇合適的同步信號傳輸線類型；第二步，近端信號源設備通過編程調用PXI/PCI接口的模擬輸出卡驅動程序控制其輸出近端信號源所需信號，同時輸出一路與近端輸出信號頻率相差整數倍的低頻同步脈沖信號；第三步，遠端信號源設備以長線傳輸來的同步信號為外部觸發(fā)源通過模擬輸出卡上的計數器或單獨配置的計數器卡，通過模擬輸出卡或計數器卡驅動程序配置計數器工作于脈沖生成模式；生成本地的模擬輸出卡所需的高頻率采樣脈沖信號；第四步，近端信號源設備送入的同步信號每個周期觸發(fā)一次計數器模塊的脈沖輸出，從而保證在信號周期內，遠端和近端同步一次，使雙方D/A轉換后輸出的信號頻率一致、相位差恒定，實現測試信號源設備間的遠程同步。第一步中同步信號傳輸線類型的選擇原則為小于50米的距離選擇平行傳輸線或雙絞線；小于100米的距離選擇雙絞傳輸線或同軸屏蔽線；大于100米且小于200米的距離使用同軸屏蔽線；所述傳輸線類型以測試脈沖信號通過傳輸線后的失真度確定。第二步中進行近端信號源設備程序設計過程包括如下步驟步驟1，根據模擬輸出卡的最大采樣率指標和所需生成信號最高頻率確定近端信號源設備采樣點數的上限，計算模擬輸出卡產生的數據點的最大個數，即
n _ max
權利要求
1.一種基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備，其特征在于，包括用于同步的近端信號源設備和遠端信號源設備，所述近端信號源設備和遠端信號源設備之間通過信號電纜連接； 所述近端信號源設備和遠端信號源設備均為采用標準PXI/PCI總線接口形式的虛擬儀器設備； 所述近端信號源設備和遠端信號源設備均設有用于本地信號輸出的標準PXI或PCI總線接口模擬輸出卡； 所述遠端信號源設備的模擬輸出卡上設有計數器模塊或配置有通用計數器卡。
2.根據權利要求I所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備，其特征在于，所述計數器模塊為模擬輸出卡板載通用計數器或單獨配置的計數器卡； 所述計數器采用遠端信號源設備板載時鐘信號作為計數器計數時鐘信號。
3.根據權利要求I所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備，其特征在于，所述PXI/PCI總線寬度為32位，工作電壓為3. 3V/5. 5V，頻率為33MHz/66MHz，模擬輸出卡與主控計算機CPU總線間的通訊通過PCI橋路實現，所述模擬輸出卡設有板載FIFO緩存器，并支持DMA傳輸模式。
4.根據權利要求I所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備，其特征在于，所述模擬輸出卡支持信號米樣頻率大于200KHz,米樣精度不小于12bit,輸出電壓范圍為-IOV +10V。
5.一種利用如權利要求I所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備的同步方法，包括以下步驟 第一步，根據近端信號源設備和遠端信號源設備間的距離和同步傳輸線周邊電磁環(huán)境選擇合適的同步信號傳輸線類型； 第二步，近端信號源設備通過編程調用PXI/PCI接口的模擬輸出卡驅動程序控制其輸出近端信號源所需信號，同時輸出一路與近端輸出信號頻率相差整數倍的低頻同步脈沖信號; 第三步，遠端信號源設備以長線傳輸來的同步信號為外部觸發(fā)源通過模擬輸出卡上的計數器或單獨配置的計數器卡，通過模擬輸出卡或計數器卡驅動程序配置計數器工作于脈沖生成模式；生成本地的模擬輸出卡所需的高頻率采樣脈沖信號； 第四步，近端信號源設備送入的同步信號每個周期觸發(fā)一次計數器模塊的脈沖輸出，從而保證在信號周期內，遠端和近端同步一次，使雙方D/Α轉換后輸出的信號頻率一致、相位差恒定，實現測試信號源設備間的遠程同步。
6.根據權利要求5所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備的同步方法，其特征在于，所述第一步中同步信號傳輸線類型的選擇原則為小于50米的距離選擇平行傳輸線或雙絞線；小于100米的距離選擇雙絞傳輸線或同軸屏蔽線；大于100米且小于200米的距離使用同軸屏蔽線； 所述傳輸線類型以測試脈沖信號通過傳輸線后的失真度確定； 所述第三步中所述觸發(fā)方式為外部觸發(fā)，觸發(fā)源為長線傳輸來的同步脈沖信號。
7.根據權利要求5所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備的同步方法，其特征在于，所述第二步中進行近端信號源設備程序設計過程包括如下步驟步驟1，根據模擬輸出卡的最大釆樣率指標和所需生成信號最高頻率確定近端信號源設備釆樣點數的上限，計算模擬輸出卡產生的數據點的最大個數，即:
8.根據權利要求7所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備的同步方法，其特征在于，所述步驟2中，采樣點數為數據點的最大個數的70°/Γ80% ； 所述采樣點數為數據點的最大個數的75% ； 所述步驟4中，η為可以整除fsignal的整數，并根據同步設備間的距離通過實際測試確定。
9.根據權利要求5所述的基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備的同步方法，其特征在于，所述第三步中進行遠端信號源設備程序設計過程包括如下步驟 步驟1，采用與近端信號源設備相同的方法確定遠端信號源設備本地信號的采樣點數ns2，進而確定信號的實際采樣頻率fs2，所述ns2和fs2滿足fs2=ns2fsignal，其中，fsignal為所需生成信號頻率； 步驟2，根據步驟I中確定的fs2確定遠端信號源設備計數器脈沖生成程序的參數；所述參數為高電平時間tH和低電平時間沁所述tH和\滿足Ts=tH+ts=l/fs2 ;同時，將計數器脈沖生成所用的定時函數中的采樣點數設為ns2，完成近端信號源設備與遠端信號源設備間的同步。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于PXI/PCI總線的測試信號源設備間遠程同步設備及方法，根據兩測試設備之間距離和周邊環(huán)境選擇合適的傳輸線類型；近端信號源設備通過調用PXI/PCI接口的模擬輸出卡驅動程序控制其輸出所需信號，同時輸出一路同步脈沖信號；遠端信號源設備通過模擬輸出卡上的計數器生成高頻率采樣脈沖信號，并通過模擬輸出卡驅動程序配置計數器工作于脈沖生成模式，觸發(fā)源為長線傳輸來的同步脈沖信號；近端信號源設備送入的同步信號每個周期觸發(fā)一次計數器模塊的脈沖輸出，從而保證在信號周期內，遠端和近端同步一次，實現測試信號源設備間的遠程同步。本發(fā)明可靠、完備，兩臺設備輸出的信號間相位同步，信號間相位誤差完全滿足衛(wèi)星測試系統(tǒng)指標要求。
文檔編號H04J3/06GK102882624SQ20121028557
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權日2012年8月10日
發(fā)明者梁永紅 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所