CN101834714A - 可级联通道数量巨大的同步动态测试仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可级联通道数量巨大的动态测试仪器，该测试仪器包括主站和从站，通过主站软件配置从站个数构成大型测试仪器，各从站的数据采集和传输在主站同步信号的控制下独立实现；以16通道基本终端及计算机一起构成16通道从站，以同步控制单元和计算机构成主站，从站通过同步接口连接主站，从站通过主站中的同步控制单元和计算机中的应用程序完成若干从站的同步控制，实现任意通道的动态数据采集；本发明以级联方式形成通道数巨大的同步动态测试仪器，由同步控制单元实现数据采集的同时性，通道间严格同步，提高了测试仪器的工作效率、可靠性和可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及动态测试技术领域，特别涉及大型测试系统的可级联通道数量巨大的同步动态测试仪器。
背景技术
在大多数动态测试分析系统中，对来自被测试对象的多路传感信号的采样要求严格同步，以便提取相关信息。传统的同步方法是采用采样/保持电路完成，但在采样频率不同时，采样/保持时间会随之变化，在通道数达到32通道以上时，由于数据量很大，依靠一台采集设备难以实现，在大型动态测试工程中常常需要上百甚至上千个通道，而现有的采样/保持电路难以实现大型动态测试工程中的同步动态测试。
发明内容
针对现有系统难以实现通道巨大的动态测试与分析，本发明提出一种可级联通道数量巨大的同步动态测试仪器，该测试仪器由同步控制单元实现巨大数量通道的数据采集的同时性，而不再需要采样/保持电路，提高测试仪器的工作效率和可靠性。
本发明的技术解决方案是：该测试仪器包括主站和从站，通过主站软件配置从站个数构成大型测试仪器，各从站的数据采集和传输在主站同步信号的控制下独立实现；以16通道基本终端及计算机一起构成16通道从站，以同步控制单元和计算机构成主站，从站通过同步接口连接主站，从站通过主站中的同步控制单元和计算机中的应用程序完成若干从站的同步控制，通过本系统管理软件配置实现任意通道的动态数据采集；从站包括计算机、数字信号处理器DSP芯片、通用串行接口USB芯片、场可编程器件FPGA芯片和Sigma-Delta类型的数据采集器，计算机通过其USB接口连接数字信号处理器DSP完成数据的采集控制、数据管理和数据处理，DSP通过McBSP接口经场可编程器件FPGA芯片连接数据采集器，场可编程器件FPGA完成数据采集器和McBSP所需的串行数据移位时钟、帧同步、启动控制时序，同时完成内、外同步，向数字信号处理器DSP发送中断和控制时序。
其中，主、从站间电路同步由同一个时钟源经电路切换从主站送到各从站，同时由装于主站中的数据采集管理程序通过以太网TCP协议配置从站个数，协同控制各从站的管理程序实现巨大通道数同步采集。
本发明的有益效果是以级联方式形成通道数巨大的同步动态测试仪器，由同步控制单元实现数据采集的同时性，通道间严格同步，提高了测试仪器的工作效率和可靠性。
附图说明
图1是本发明的16通道从站原理图。
图2是本发明能级联64个从站的主站原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，不能理解为对技术方案的限制。
如图1、2所示，该测试仪器包括主站和从站，通过主站软件配置从站个数构成大型测试仪器，各从站的数据采集和传输在主站同步信号的控制下独立实现；以16通道基本终端及计算机一起构成16通道从站，以同步控制单元和计算机构成主站，从站通过同步接口连接主站，从站通过主站中的同步控制单元和计算机中的应用程序完成若干从站的同步控制，实现任意通道的动态数据采集；从站包括计算机、数字信号处理器DSP芯片、通用串行接口USB芯片、场可编程器件FPGA芯片和Sigma-Delta类型芯片的数据采集器，计算机通过其USB接口连接数字信号处理器DSP完成数据的采集控制、数据管理和数据处理，DSP通过McBSP接口经场可编程器件FPGA芯片连接数据采集器，场可编程器件FPGA完成数据采集器和McBSP所需的串行数据移位时钟、帧同步、启动控制时序，同时完成内、外同步，向数字信号处理器DSP发送中断或开通控制时序。
在图1中，16个ADS1271之间首尾级联后送到DSP的McBSP0，所有ADS1271所需转换时钟、移位时钟和启动信号都来自于同一个时钟，它们有两种来源，分别对应着内同步和外同步模式；内同步模式：当外同步ExEnable无效或没有外同步时，反相门G输出为高，三态门IG1和IG2开通，ADS1271接受内部DSP控制，由从站计算机管理程序通过USB芯片Cy7C68013向DSP发送指令，再由DSP进行相应的控制，同时启动McBSP0的增强直接传输通道EDMA向乒、乓两个缓冲区交替传送采集数据；外同步模式：当外同步ExEnable有效，三态门IG1和IG2开通，ADS1271接受外部同步控制接口的信号控制，其转换时钟与其它从站相同，都来自主站的同步控制单元，同一个时钟就保证了Sigma-Delta类型的数据采集芯片ADS1271的数据采集的同时性，而不再需要采样/保持电路；采样点的同步由外部启动信号ExStart控制，初始起动时ExStart变为低电平并保持2的19次方个时钟周期后，ADS1271内部模拟和数字电路全部进入复位，再使ExStart变为高电平，经过256个时钟周期后电平开始进入正常的同步工作方式时序，为保证实时性，在一开机时，ADC就起动了，而在需要数据时从数据流中截取数据；为保证数据帧的同步，外同步接口中还设置启动同步信号SynCtrl，当主站根据配置好的从站数和通道数发出启动同步SynCtrl信号，各从站的DSP接收中断INT5，并进入EDMA的启动，同时通过UBS接口向从站计算机发送完成命令，计算机中的管理程序接到命令后就通过以太网向主站计算机发送同步成功信号，主站根据各从站的启动状态判别整个系统的已启动从站数进而知道通数量与状态；如果系统中某些从站没能在SynCtrl有效期内正常启动，则从站不再启动，并通知所有从站进入重新启动阶段；SynCtrl有效期为一个帧长度约为一个采样周期200ns，而DSP的EDMA启动时间约为四个机器周期约为40ns，只要接口正常就能保证完成启动过程，由从站送往主站的启动信号所需时间相对长些，但由于EDMA缓冲区设置成每通道1K个数据点，缓冲区存满需要0.2秒的时间，这期间完成从站的状态反馈已经有足够的时间。
在图2中，主站计算机的数据管理程序提供用户的通道配置管理，协调各从站的同步工作；各从站同步指令的产生流程是：主站发准备，从站报告各自的准备状态，主站判别后，全部收到则进入采集命令发送状态，没有收到则进行检查再回到开始；从站接到采集同步信号SynCtrl后通过中断INT5方式通知DSP，从站发送的命令位于帧同步信号的开始部分，这样能够保证在一个同步周期完成启动过程；主站中也设置一片ADC1271，其的目的是获得与从站所需的性质一致的同步信号。
Claims (2)
1.可级联通道数量巨大的同步动态测试仪器，其特征在于：该测试仪器包括主站和从站，通过主站软件配置从站个数构成大型测试仪器，各从站的数据采集和传输在主站同步信号的控制下独立实现；以16通道基本终端及计算机一起构成16通道从站，以同步控制单元和计算机构成主站，从站通过同步接口连接主站，从站通过主站中的同步控制单元和计算机中的应用程序完成若干从站的同步控制，实现任意通道的动态数据采集；所述的从站包括计算机、数字信号处理器DSP芯片、通用串行接口USB芯片、场可编程器件FPGA芯片和Sigma-Delta类型芯片的数据采集器，计算机通过其USB接口连接数字信号处理器DSP完成数据的采集控制、数据管理和数据处理，DSP通过McBSP接口经场可编程器件FPGA芯片连接数据采集器，场可编程器件FPGA完成数据采集器和McBSP所需的串行数据移位时钟、帧同步、启动控制时序，同时完成内、外同步，向数字信号处理器DSP发送中断或开通控制时序。
2.根据权利要求1所述的可级联通道数量巨大的同步动态测试仪器，其特征在于：主、从站间电路同步由同一个时钟源经电路切换从主站送到各从站，同时由装于主站中的数据采集管理程序通过以太网TCP协议配置从站个数，协同控制各从站的管理程序实现巨大通道数同步采集。
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