CN103399508A - 一种同步触发管理装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步触发管理装置与方法，预先设置触发输入端口与触发输出端口的选通关系，当使能触发输入端口存在触发信号的有效输入时，触发输入模块将触发输入状态寄存器中触发输入端口对应的状态位置为“有效输入”；触发输出模块根据选通关系即可得到与使能触发输出端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器中查询该触发输入端口的状态位，当状态位为“有效输入”时，触发输入模块则根据预先预置的触发输出参数从该使能触发输出端口发送触发信号。本发明主要应用于分布式测试系统，可以方便地实现不同触发方式之间的转换，使得拥有不同触发方式的仪器能够彼此触发，保证触发信号产生仪器与被触发仪器间的有序操作。

Description

一种同步触发管理装置与方法

技术领域

本发明属于同步触发技术领域，更为具体地讲，涉及一种同步触发管理装置与方法。

背景技术

同步与触发是分布式测试系统的一个关键问题。作为分布式测试系统组成的基础，网络化仪器跨越了空间的限制，使分布于不同地理位置的多台仪器能够协同工作完成测试任务。与传统的仪器相比，网络化测试仪器支持的触发方式较多，目前包括五种触发方式：基于驱动程序命令触发、LAN（Local AreaNetwork，局域网）消息触发、IEEE1588（网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准）定时触发、LXI（LAN-based eXtensions for Instrumentation，基于局域网的仪器扩展）硬件总线触发和自定义硬件触发。但是在组成分布式测试系统时，各仪器支持的触发方式不尽相同，同时各仪器也并非具备所有的触发方式，导致了各仪器不能直接同步与触发。因此，既单一而又不尽相同的触发方式使得分布式测试系统内的触发难以管理和统一，给分布式测试系统的组建带来了极大的困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同步触发管理装置及方法，实现不同触发方式的自由转换，使拥有不同触发方式的仪器能够彼此触发，提高分布式测试系统中仪器触发的管理能力。

为实现上述发明目的，本发明同步触发管理装置，其特征在于包括：控制单元、触发输入使能寄存器、触发输出使能寄存器、触发输入输出选通寄存器、触发输入模块、触发输出模块、触发输入状态寄存器，其中：

控制单元，用于设置触发输入输出方式，包括触发输入端口和触发输出端口的选通关系，以及触发输入参数和触发输出参数，根据触发输入端口信息控制触发输入使能寄存器将相应端口置为输入使能，根据触发输出端口信息控制触发输出使能寄存器将相应端口置为输出使能，将触发输入端口和触发输出端口的选通关系存储至触发输入输出选通寄存器，并将触发输入参数与触发输出参数分别发送给触发输入模块、触发输出模块；

触发输入使能寄存器，用于存储触发输入模块各触发输入端口的使能状态；

触发输出使能寄存器，用于存储触发输出模块各触发输出端口的使能状态；

触发输入输出选通寄存器，用于保存触发输入输出方式包括的触发输入端口与触发输出端口的选通关系；

触发输入模块，包括至少一种触发方式的触发输入管理模块，每个触发输入管理模块包括至少一个触发输入端口；触发输入模块用于查询触发输入使能寄存器，当某个触发输入端口使能时，则通过该端口接收触发输入信号；触发输入模块根据从控制单元接收的触发输入参数判断该触发输入是否有效，如果有效则控制触发输入状态寄存器将相应触发输入端口的触发输入状态置为“有效输入”，否则将该触发输入信号丢弃；

触发输入状态寄存器，用于存储触发输入模块各触发输入端口的触发输入状态；

触发输出模块，包括至少一种触发方式的触发输出管理模块，每个触发输出管理模块包括至少一个触发输出端口；触发输出模块用于查询触发输出状态寄存器，当某个触发输出端口使能时，从触发输入输出选通寄存器中读取与其对应的触发输入端口，查询触发输入状态寄存器，当该触发输入端口的触发输入状态为“有效输入”时，触发输出模块根据从控制单元接收的触发输出参数从使能的触发输出端口输出触发信号。

其中，触发输入管理模块为LAN消息触发输入管理模块或硬件总线触发输入管理模块或IEEE1588时间触发输入管理模块或外部触发输入管理模块。

其中，触发输出管理模块为LAN消息触发输出管理模块或硬件总线触发输出管理模块或外部触发输出管理模块。

进一步地，触发输出模块的输出端口还连接有延时模块，用于对输出的触发信号进行延时。

本发明还提供一种基于同步触发管理装置的同步触发管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制单元设置触发输入输出方式，包括触发输入和触发输出的模块及端口，控制触发输入使能寄存器将相应输入端口置为输入使能，控制触发输出使能寄存器将相应输出端口置为输出使能，将触发输入输出方式发送至触发输入输出选通寄存器，触发输入输出选通寄存器保存触发输入输出方式包括的触发输入端口与触发输出端口的选通关系；并将触发输入参数与触发输出参数分别发送给触发输入模块、触发输出模块；

S2：触发输入模块接收触发信号，查询接收触发信号的触发输入端口使能状态，当触发输入端口使能时，进入步骤S3，否则将该触发信号丢弃，重新接收触发信号；

S3：触发输入模块判断触发信号的属性与触发输入参数是否符合，如果符合，则进入步骤S4，如果不符合，则返回步骤S2重新接收触发信号；

S4：触发输入模块控制触发输入状态寄存器将相应端口的触发状态置为“有效输入”；

S5：触发输出模块监控触发输出使能寄存器中各触发输出端口对应的状态位，当有触发输出端口使能时，进入步骤S6，否则不做任何操作；

S6：触发输出模块查询触发输入输出选通寄存器，获得与使能触发输出端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器中查询该触发输入端口的输入状态，如果对应的状态位为“有效输入”，进入步骤S7，否则不做任何操作；

S7：触发输出模块根据从控制单元接收的触发输出参数从使能触发输出端口输出触发信号。

进一步地，步骤S7中输出触发信号时对触发信号进行延时，各端口对应的输出延时分别进行设置。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明同步触发管理装置与方法，预先设置触发输入端口与触发输出端口的选通关系，当使能触发输入端口存在触发信号的有效输入时，触发输入模块将触发输入状态寄存器中触发输入端口对应的状态位置为“有效输入”；触发输出模块根据选通关系即可得到与使能触发输出端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器中查询该触发输入端口的状态位，当状态位为“有效输入”时，触发输入模块则根据预先预置的触发输出参数从该使能触发输出端口发送触发信号。本发明中，触发输入模块将接收到的触发信号转化为逻辑状态，触发输出模块根据该逻辑状态控制是否输出触发信号，从而可以较为方便地实现不同触发方式之间的转换，使得拥有不同触发方式的仪器能够彼此触发，避免仪器的二次开发，同时能方便地实现触发信号产生仪器与被触发仪器的有序操作。本发明可以广泛应用于分布式测试系统，通过配置不同的触发输入方式和触发输出方式的组合，满足不同测试的触发需求。

附图说明

图1是本发明同步触发管理装置的一种具体实施方式结构示意图；

图2是本发明同步触发管理装置实施例的结构示意图；

图3是LAN消息触发输入管理模块的工作流程图；

图4是硬件总线触发输入管理模块的工作流程图；

图5是外部触发输入管理模块的工作流程图；

图6是IEEE1588时间同步过程示意图；

图7是IEEE1588时间触发输入管理模块的原理图；

图8是LAN消息触发输出管理模块的工作流程图；

图9是硬件总线触发输出管理模块的工作流程图；

图10是外部触发输出模块的工作流程图；

图11是本发明应用示例1的示意图；

图12是本发明应用示例2的示意图；

图13是本发明应用示例3的示意图；

图14是本发明应用示例4的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明同步触发管理装置的一种具体实施方式结构示意图。如图1所示，本发明同步触发管理装置主要包括控制单元1、触发输入使能寄存器2、触发输出使能寄存器3、触发输入输出选通寄存器4、触发输入模块5、触发输出模块6、触发输入状态寄存器7。

控制单元1，控制单元，用于设置触发输入输出方式，包括触发输入端口和触发输出端口的选通关系，以及触发输入参数和触发输出参数，根据触发输入端口信息控制触发输入使能寄存器2将相应端口置为输入使能，根据触发输出端口信息控制触发输出使能寄存器3将相应端口置为输出使能，将触发输入端口和触发输出端口的选通关系存储至触发输入输出选通寄存器4，并将触发输入参数与触发输出参数分别发送给触发输入模块5、触发输出模块6。触发输入参数包括输入的触发信号的属性，用于判断输入的触发信号是否有效；触发输出参数包括输出的触发信号的属性，用于输出有效的触发信号。

控制单元1可以用于本地设置，也可以接收远程控制信号，如通过有线或无线网络接收来自远程控制终端的远程控制信号，从而可以实现同步触发管理装置的远程操作。

触发输入使能寄存器2，用于存储触发输入模块各触发输入端口的使能状态。

触发输出使能寄存器3，用于存储触发输出模块各触发输出端口的使能状态。

触发输入输出选通寄存器4，用于保存触发输入输出方式包括的触发输入端口与触发输出端口的选通关系，即触发输入端口与触发输出端口的对应关系。

触发输入模块5，包括至少一种触发方式的触发输入管理模块51，每个触发输入管理模块包括至少一个触发输入端口；触发输入模块用于查询触发输入使能寄存器2，当某个触发输入端口使能时，则通过该端口接收触发输入信号；触发输入模块根据从控制单元1接收的触发输入参数判断该触发输入是否有效，如果有效则控制触发输入状态寄存器7将相应触发输入端口的触发输入状态置为“有效输入”，否则将该触发输入信号丢弃。

触发输入状态寄存器7，用于存储触发输入模块5各端口的触发输入状态。

触发输出模块6，包括至少一种触发方式的触发输出管理模块，每个触发输出管理模块61包括至少一个触发输出端口；触发输出模块6用于查询触发输出状态寄存器，当某个触发输出端口使能时，从触发输入输出选通寄存器4中读取与其对应的触发输入端口，查询触发输入状态寄存器7，当该触发输入端口的触发输入状态为“有效输入”时，触发输出模块6根据从控制单元1接收的触发输出参数从使能的触发输出端口输出触发信号。

此外，本发明同步触发管理装置还包括延时模块8，与触发输出管理模块61的输出端口连接，用于对输出的触发信号进行延时，实现对输出的触发信号的灵活控制。输出延时设置可以在延时模块8上设置，为便于集中控制，可以将输出延时作为一项触发输出参数，通过控制单元1统一进行设置，再由触发输出模块6发送给延时模块8。

基于本发明同步触发管理装置的同步触发管理方法，其步骤包括：

S1：控制单元设置触发输入输出方式，包括触发输入和触发输出的模块及端口，控制触发输入使能寄存器将相应输入端口置为输入使能，控制触发输出使能寄存器将相应输出端口置为输出使能，将触发输入输出方式发送至触发输入输出选通寄存器，触发输入输出选通寄存器保存触发输入输出方式包括的触发输入端口与触发输出端口的选通关系；并将触发输入参数与触发输出参数分别发送给触发输入模块、触发输出模块；

S2：触发输入模块接收触发信号，查询接收触发信号的触发输入端口使能状态，当触发输入端口使能时，进入步骤S3，否则将该触发信号丢弃，重新接收触发信号；

S3：触发输入模块判断触发信号的属性与触发输入参数是否符合，如果符合，则进入步骤S4，如果不符合，则返回步骤S2重新接收触发信号；

S4：触发输入模块控制触发输入状态寄存器将相应端口的触发状态置为“有效输入”；

S5：触发输出模块监控触发输出使能寄存器中各触发输出端口对应的状态位，当有触发输出端口使能时，进入步骤S6，否则不做任何操作；

S6：触发输出模块查询触发输入输出选通寄存器，获得与使能触发输出端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器中查询该触发输入端口的输入状态，如果对应的状态位为“有效输入”，进入步骤S7，否则不做任何操作；

S7：触发输出模块根据从控制单元接收的触发输出参数从使能触发输出端口输出触发信号。

同样的，步骤S7中输出触发信号时对触发信号进行延时，各端口对应的输出延时分别进行设置。

可见，本发明通过采用触发输入状态寄存器7，将接收到的触发信号转化为逻辑状态，触发输出模块根据该逻辑状态控制是否输出触发信号，从而实现不同触发方式之间的转换，同时能实现触发信号产生仪器与被触发仪器的有序操作，使两者操作同步。在实际工程应用中，本发明同步触发管理装置中触发输入模块5中的触发输入管理模块51和触发输出模块6中的触发输出管理模块61可以根据需要进行配置，每种触发方式的精度和使用场合通常各不相同，通过任意地选择触发输入输出方式组合，能够满足测试的不同的需求。

实施例

图2是本发明同步触发管理装置实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例中触发输入模块5包括现有技术中常见的四种触发输入管理模块，分别是LAN消息触发输入管理模块51、8通道的硬件总线触发输入管理模块52、两个通道的外部触发输入管理模块53、IEEE1588时间触发输入管理模块54。触发输出模块6包括三种触发输出管理模块，分别是LAN消息触发输出管理模块61、硬件总线触发输出管理模块62、外部触发输出管理模块63。触发输入管理模块与触发输出管理模块并不仅限于所列出的，并且在实施应用中，触发输入管理模块与触发输出管理模块可以选择其中的一种，也可以采用两种以上进行组合。

相应地，在本实施例中，触发输入使能寄存器2的状态位由高位到低位分别对应了IEEE1588时间触发输入使能、外部触发输入1口使能、外部触发输入2口使能、硬件总线触发输入LXI7～LXI0的8路输入使能、LAN消息触发输入使能的状态。默认状态位为“0”，当状态位为“1”时代表输入使能。

触发输出使能寄存器3的状态位由高位到低位分别对应了外部触发输出1口使能、外部触发输出2口使能、硬件总线触发输出LXI7～LXI0的8路输出使能、LAN消息触发输出使能的状态。默认状态位为“0”，当状态位为“1”时代表输出使能。

触发输入状态寄存器7的状态位由高位到低位分别对应了IEEE1588时间触发输入、外部触发输入1口、外部触发输入2口、硬件总线触发输入LXI7～LXI0的8路输入、LAN消息触发输入的触发状态。默认状态位为“0”，当状态位为“1”时代表“有效触发”，即相应触发输入端口接收到有效的触发信号。

触发输入输出选通寄存器4保存触发输入输出方式包括的触发输入端口与触发输出端口的选通关系，即触发输入端口与触发输出端口的对应关系，如“外部触发输入1口，LAN消息触发输出”、“IEEE1588时间触发输入，外部触发输出1口”等。

下面对本实施例的各种功能模块进行详细介绍。

一、LAN消息触发输入管理模块

LAN消息触发输入管理模块51可以支持两种触发输入方式，基于驱动程序命令的触发方式与LAN消息触发。

基于驱动程序命令的触发方式，指的是同步触发装置可以通过驱动程序命令来直接控制同步触发装置的所有动作，包括配置触发输入端口、触发输出端口等。驱动程序命令包含了同步触发装置要执行的特定操作，发送驱动程序命令时，包含了驱动程序命令的数据包通过网口被同步触发装置接收，由命令解析模块进行解析，以确定要执行什么样的操作。而LAN消息触发是基于局域网的消息触发方式，LAN消息的内容也被封装在数据包内，并通过网口被同步触发装置接收，其中的内容包括了LAN消息的各个字段，这些字段决定了要接收的LAN消息的属性，当装置接收到符合要求的LAN消息包，则被触发。LAN消息触发输入管理模块51主要包括LAN消息寄存器511、LAN消息解析模块512、命令解析模块513。

本实施例中，LAN消息触发输入管理模块51被默认配置为基于驱动程序命令的触发方式。LAN消息触发输入管理模块51对网络数据包进行监听，当接收到数据包，由命令解析模块513提取出数据包的内容，对其中的命令进行解析，以确定所要执行的操作。当解析出的数据包内容的命令部分包含了对LAN消息触发输入的相关配置，则监听LAN消息包。目前网络传输方式主要包括TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP(User Data Protocol，用户数据报协议)两种协议，因此在监听LAN消息包时建立两种套接字进行监听，监听端口为5044。TCP实现的是一对一的通信，同一时刻只能触发一台仪器。而UDP可以实现一对多的通信，同一时刻在同一局域网的仪器设备都能够接收到触发消息，从而实现触发多台仪器设备。

LAN消息寄存器511，其存储内容包含了希望从外部接收到的LAN消息的各个字段，即LAN消息触发输入参数，依次包括包头、域名、事件ID、序列号、时间戳和事件消息极性，这些字段的字段内容可通过控制单元1写入。其中，包头用以标识数据包的有效性，如果包头是“LXI”，则该数据包有效；域名用于标识LAN消息来自于哪个域；事件ID用于标识LXI事件，指的是LAN0-LAN7这八个事件消息；序列号用于标识LAN消息包的顺序号；时间戳用于标识LXI事件将要发生的时间；事件消息的极性用于标识是正极性还是负极性。

LAN消息解析模块512的作用是把接收到的LAN消息各字段的内容一一提取出来，与LAN消息寄存器511的字段内容进行比对，如果一一比对成功，则表明是想要接收的LAN触发消息，否则将收到的LAN消息丢弃。

当采用LAN消息触发输入时，通过控制单元1设置LAN触发输入使能，则触发输入使能寄存器2的对应寄存器位置为“1”，同时设置触发输入参数发送给LAN消息触发输入管理模块51，即希望从外部接收到的LAN消息的域名、事件ID和事件消息极性等，将这些内容分别存入LAN消息寄存器511。

图3是LAN消息触发输入管理模块的工作流程图。如图3所示，LAN消息触发输入管理模块的工作流程包括以下步骤：

S301：监听并接收数据包。为了保证数据包能够可靠地被接收，本实施例采用面向连接的TCP方式，通过建立TCP套接字监听数据包，其监听的端口是4530。

S302：命令解析模块513提取出数据包的内容，对其中的命令进行解析。

S303：判断解析得到的命令是否是用于配置LAN消息触发输入，如果是，进入步骤S305，如果不是，则该命令是用于基于驱动程序命令的触发方式，进入步骤S304。

S304：执行命令中包含的特定操作。

S305：监听LAN消息。

S306：判断网络传输方式是TCP还是UDP，如果是TCP，进入步骤S307，如果是UDP，进入步骤S308。

S307：创建TCP套接字，进入步骤S309。

S308：创建UDP套接字，加入多播组，进入步骤S309。

S309：接收LAN消息。

S310：查询LAN消息触发输入使能状态位，如果是“1”，说明LAN消息触发输入使能，进入步骤S311，如果不为“1”，将该LAN消息丢弃，重新等待接收下一个数据包。

S311：LAN消息解析模块512按照LAN消息格式将LAN消息的内容一一提取出来，将提取后的内容与LAN消息寄存器511存储的LAN消息触发输入参数进行比对，比对内容包括包头、域名、事件ID、极性等，如果参数符合，进入步骤S312，如果不符合，将该LAN消息丢弃，重新等待接收下一个数据包。

S312：该LAN消息是所需的LAN消息，控制触发输入状态寄存器7，将对应端口的输入状态置为“1”，即“有效输入”。

LAN消息触发主要适用于触发距离比较远，对触发精度要求比较低的场合。对于分布式测试系统中不支持LAN触发的仪器设备，例如该仪器只支持兼容TTL（Time To Live，生存时间）电平的外部触发，可以将该设备与本发明同步触发装置直接相连，通过配置同步触发装置的触发输入输出方式，选择装置的触发输入方式是LAN消息触发，触发输出方式是兼容TTL电平的外部触发输出，则该仪器设备能够通过LAN消息被触发。

二、硬件总线触发输入管理模块52

LXI硬件总线触发则是通过LXI硬件总线线缆传输电信号实现的，它要求仪器设备必须具有LXI硬件总线触发接口，设备的触发总线接口对应2个触发总线连接器，通过LXI硬件总线线缆将各设备间的触发总线接口连接起来以实现触发信号的传输。LXI硬件总线触发总线是建立在TIA/EIA-889多点低压差分信号（M-LVDS）规范基础上的。每一触发总线有8个相互独立的M-LVDS通道，都能独立的被配置成输入、或输出通道或双向通道以同时收发信号，同时可以分别被使能或禁止。

硬件总线触发管理模块52包括硬件总线触发输入寄存器521和硬件总线触发输入检测模块522组成。硬件总线触发输入寄存器521的内容包括硬件总线触发输入参数，即希望从外部接收到的硬件总线触发输入信号的属性，包括输入通道、极性。硬件总线触发输入检测模块522用于检测硬件总线触发输入信号。

当采用硬件总线触发输入时，通过控制单元1设置硬件总线触发输入使能，则触发输入使能寄存器2的对应寄存器位置为“1”。同时设置硬件总线触发输入参数发送给硬件总线触发输入管理模块52，即希望从外部接收到的硬件总线触发信号的输入通道、极性，将这些内容分别存入硬件总线触发输入寄存器521。

图4是硬件总线触发输入管理模块的工作流程图。如图4所示，硬件总线触发输入管理模块52的工作流程包括以下步骤：

S401：硬件总线触发管理模块52接收到硬件总线触发信号。

S402：查询硬件总线触发信号接收通道端口对应的使能寄存器状态位，如果是“1”，说明该通道的硬件总线触发输入使能，进入步骤S403，如果不为“1”，将该硬件总线触发信号丢弃，重新等待下一个硬件总线触发信号。

S403：硬件总线触发输入检测模块522将硬件总线触发信号的属性与硬件总线触发输入寄存器521中的硬件总线输入触发参数进行一一比对，比对内容包括输入通道、极性，如果参数符合，进入步骤S404，如果不符合，将该硬件总线触发信号丢弃，重新等待下一个硬件总线触发信号。

S404：该硬件总线触发信号是所需的信号，控制触发输入状态寄存器7，将对应通道端口的输入状态置为“1”，即“有效输入”。

LXI硬件总线触发的精度很高，它主要适用于触发距离很近，对触发精度要求非常高的场合。对于分布式测试系统中不支持LXI硬件总线触发的仪器设备，例如该仪器只支持兼容TTL电平的外部触发，可以将该设备与本发明同步触发装置直接相连，通过配置同步触发装置的触发输入输出方式，选择装置的触发输入方式是硬件总线触发，触发输出方式是兼容TTL电平的外部触发输出，则该仪器设备能够通过硬件总线被触发。

三、外部触发输入管理模块53

由于现有仪器的输入输出兼容TTL电平，因此采用兼容TTL电平的外部触发输入输出方式可以满足那些不支持LAN消息触发、IEEE1588时间触发和硬件总线触发的仪器设备的触发需求。TTL电平的要求是：高电平>2.4V，低电平<0.4V。

外部触发输入管理模块53包括外部触发输入寄存器531和外部触发输入检测模块532。外部触发输入寄存器531的内容包括外部触发输入参数，包含了将要接收到的外部触发输入信号的属性，包括输入通道和极性。外部触发输入检测模块532用于检测外部触发输入信号。

当采用外部触发输入时，通过控制单元1设置外部触发输入使能，则触发输入使能寄存器2的对应寄存器位置为“1”。同时设置外部触发输入参数发送给外部触发输入管理模块53，即希望从接收到的外部触发信号的输入通道、极性，将这些内容分别存入外部触发输入寄存器531。

图5是外部触发输入管理模块的工作流程图。如图5所示，外部触发输入管理模块53的工作流程包括以下步骤：

S501：外部触发输入管理模块53接收到外部触发信号。

S502：查询外部触发信号接收端口对应的使能寄存器状态位，如果是“1”，说明该端口的外部触发输入使能，进入步骤S503，如果不为“1”，将该外部触发信号丢弃，重新等待下一个外部触发信号。

S503：外部触发输入检测模块532将外部触发信号的属性与外部触发输入寄存器531中的外部触发输入参数进行一一比对，比对内容包括输入通道和极性，如果参数符合，进入步骤S504，如果不符合，将该外部触发信号丢弃，重新等待下一个外部触发信号。

S404：该外部触发信号是所需的信号，控制触发输入状态寄存器7，将对应端口的输入状态置为“1”，即“有效输入”。

本实施例中采用了两个外部触发输入通道的外部触发输入管理模块53，以便同时接收到两个不同的外部触发源的触发输入。这样在需要两路外部触发输入的场合，可以只使用一个装置，节约成本。

四、IEEE1588时间触发输入管理模块54

在分布式测试系统中，由于各仪器设备分布较为分散，因此为保证触发的有效性和有序性，需要先对各仪器设备进行同步。IEEE1588定时触发使得仪器设备可以在指定的时间被触发，并具有周期性的触发功能。因此当触发输入管理模块中有IEEE1588时间触发输入管理模块54时，可以采用其来对分布式测试系统中的仪器进行时间同步。由于测试系统中的各仪器设备时钟的时间并不一定保持一致，因此首先需要时钟对时，以保持整个测试系统内的设备时钟同步。系统中各设备的时钟等级都有所不同，时钟等级最高的设备将作为主时钟，其余的作为从时钟，系统中所有的从时钟的时间需要与主时钟的时间保持一致，主从时钟之间的时间存在一定的偏移，需要通过交换IEEE1588报文来得到偏移的值，但是传输报文的同时也会带来传输路径延迟，因此修正从时钟的时间也要考虑到延迟带来的影响。

图6是IEEE1588时间同步过程示意图。如图6所示，IEEE1588时间同步过程包括以下步骤：

S601：整个测试系统中支持IEEE1588时间同步的各仪器设备通过运行最佳主时钟算法BMC，决定各自时钟的主从状态。

S602：测量主从时钟间的时间偏移。

S603：测量主从时钟间的传输延迟。

S604：根据步骤S602得到的时间偏移和步骤S604得到的传输延迟，对从时钟的时间进行校准，以保持与主时钟时间的同步。

IEEE1588时间触发输入管理模块54包括IEEE1588时间触发管理模块541与时间寄存器542。图7是IEEE1588时间触发输入管理模块的原理图。如图7所示，IEEE1588时间触发输入管理模块54的工作原理为：

IEEE1588时间触发管理模块541不断检查MAC层（Media Access Control，媒体介入控制层）与物理层PHY之间的MII接口的数据流中的内容是否是我们需要的信号，若是，则马上锁存当前系统时间t1，供IP核计数和控制单元1使用。

当采用IEEE1588时间触发输入时，通过控制单元1设置IEEE1588时间触发输入使能，则触发输入使能寄存器2的对应寄存器位置为“1”。同时设置IEEE1588时间触发输入参数发送给IEEE1588时间触发输入管理模块54，即希望产生触发的时间点t3，将该时间点存入时间寄存器542。

IP核计数器在被锁存时间t1的基础上进行计时，计时后的时间t2随时提供给控制单元1读取，以获取当前的时间。同时触发比较器将t2与时间寄存器542存储的时间t3进行比较，只要时间t2大于等于时间t3，就输出一个IEEE1588时间触发信号。控制触发输入状态寄存器7，将对应端口的输入状态置为“1”，即“有效输入”。

IEEE1588时间触发方式还可以为仪器提供周期性触发的选择。首先通过控制单元1写入触发开始时间startTime、周期T和次数N，N个周期的触发时间分别对应的是startTime、startTime+T、startTime+2*T、…….、startTime+（N-1）*T，触发开始时间startTime存入时间寄存器542，第一次触发时间startTime过后，时间寄存器542写入下一次触发的时间startTime+T，再等待下次触发。这样依次写入N次触发时间，实现周期性触发。

IEEE1588定时触发主要适用于触发距离较远，对触发精度要求高的场合。对于分布式测试系统中不支持IEEE1588定时触发的仪器设备，例如该仪器只支持兼容TTL电平的外部触发，可以将该设备与本发明同步触发装置直接相连，通过配置同步触发装置的触发输入输出方式，选择装置的触发输入方式是IEEE1588定时触发，触发输出方式是兼容TTL电平的外部触发输出，则该仪器设备能够在指定的时间被触发或周期性地被触发。

五、LAN消息触发输出管理模块61

LAN消息触发输出管理模块61包括LAN消息触发输出寄存器611和LAN消息封装模块612。LAN消息触发输出寄存器612的内容为LAN消息触发输出参数，由控制单元1写入，包括要输出的LAN消息的域名、事件ID、序列号、时间戳和事件消息极性。

图8是LAN消息触发输出管理模块的工作流程图。如图8所示，LAN消息触发输出管理模块61的工作流程包括以下步骤：

S801：监控触发输出使能寄存器3中LAN消息触发输出端口对应的状态位，当状态位是“1”时，进入步骤S802，否则进入步骤S807。

S802：查询触发输入输出选通寄存器4，获得与LAN消息触发输出端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器7中查询该触发输入端口的输入状态，如果对应的状态位为“1”，进入步骤S803，否则进入步骤S807。

S803：判断触发输出的网络传输模式是TCP还是UDP，如果是TCP，则进入步骤S804，如果是UDP，则进入步骤S805。

S804：创建TCP套接字，进入步骤S806。

S805：创建UDP套接字，加入多播组，进入步骤S806。

S806：LAN消息封装模块612按照LAN消息格式将LAN消息触发输出寄存器的内容封装起来，得到LAN消息触发信号，从LAN口发送出去。

S807：不输出LAN消息触发信号。继续监控触发输出使能寄存器3中LAN消息触发输出端口对应的状态位，通常采用设定一个间隔周期进行持续监控的方式。

六、硬件总线触发输出管理模块62

硬件总线触发输出管理模块62包括硬件总线触发输出寄存器621和硬件总线触发产生模块622。硬件总线触发输出寄存器621的内容为硬件触发输出参数，由控制单元1写入，包括输出通道及每个输出通道对应的极性和触发输出延时等触发输出参数。

图9是硬件总线触发输出管理模块的工作流程图。如图9所示，硬件总线触发输出管理模块62的工作流程包括以下步骤：

S901：监控触发输出使能寄存器3中所有硬件总线触发输出通道端口对应的状态位，当有通道端口对应的状态位是“1”时，进入步骤S902，否则进入步骤S907。

S902：查询触发输入输出选通寄存器4，获得与使能硬件总线触发输出通道端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器7中查询该触发输入端口的输入状态，如果对应的状态位为“1”，进入步骤S903，否则进入步骤S907。

S903：判断触发输出延时是否为0，如果为0，进入步骤S906，否则进入步骤S904。

S904：延时模块开始计时。

S905：判断计时是否达到触发输出延时，如果达到，进入步骤S906，否则返回步骤S904继续计时。

S906：根据输出通道对应的极性及其他触发输出参数，从输出通道端口输出硬件总线触发信号。

S907：不输出硬件总线触发信号。继续监控触发输出使能寄存器3中所有硬件总线触发输出通道端口对应的状态位，同样可以采用设定一个间隔周期进行持续监控的方式。

经测试，触发输入输出方式都是LXI硬件总线触发时，LXI硬件总线触发的同步精度是：±（5ns+5ns/米），能够为仪器间提供了ns级的同步触发。

七、外部触发输出管理模块63

外部触发输出的电平也必须满足TTL电平的要求。外部触发输出管理模块63包括外部触发输出寄存器631和外部触发产生模块632。外部触发输出寄存器631的内容为外部触发输出参数，由控制单元1写入，包括要输出通道及每个输出通道对应的极性和触发输出延时等触发输出参数。

图10是外部触发输出模块的工作流程图。如图10所示，外部触发输出模块63的工作流程包括以下步骤：

S1001：监控触发输出使能寄存器3中所有外部触发输出通道端口对应的状态位，当有通道端口对应的状态位是“1”时，进入步骤S1002，否则进入步骤S1007。

S1002：查询触发输入输出选通寄存器4，获得与使能外部触发输出通道端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器7中查询该触发输入端口的输入状态，如果对应的状态位为“1”，进入步骤S1003，否则进入步骤S1007。

S1003：判断触发输出延时是否为0，如果为0，进入步骤S1006，否则进入步骤S1004。

S1004：延时模块开始计时。

S1005：判断计时是否达到触发输出延时，如果达到，进入步骤S1006，否则返回步骤S1004继续计时。

S1006：根据输出通道对应的极性及其他触发输出参数，从输出通道端口输出外部触发信号。

S1007：不输出外部总线触发信号。继续监控触发输出使能寄存器3中所有外部触发输出通道端口对应的状态位，同样可以采用设定一个间隔周期进行持续监控的方式。

八、延时模块8

在实际工程应用中，仪器的触发往往需要被缓冲、延迟，因此本发明还配置了触发延时模块。本实施例中延时模块主要由10个延时计数器组成，分别对应2个外部触发输出和8路硬件总线触发输出。当触发输入是IEEE1588时间触发或者触发输出是LAN消息触发，不需要延时，触发直接输入或者输出。当某个触发输出对应的延时是0，则该触发直接输出。若延时不为0，则延时计数开始，时间一到，触发才输出。

下面介绍本发明同步触发管理装置的应用示例。四个应用示例中采用的同步触发管理装置均为本发明实施例中所描述的同步触发管理装置。

应用示例1：

图11是本发明应用示例1的示意图。如图11所示，示波器是一台不具备LAN口（网口），不能够连入局域网的仪器，它只具备外部触发输入口EXT，不能通过局域网直接控制示波器的触发采集动作。计算机的LAN口与同步触发管理装置的LAN口通过网线直接相连，同步触发管理装置的外部触发输出口TTL1与示波器的外部触发输入口EXT通过同轴电缆直接相连。设置同步触发管理装置的触发输入方式是LAN触发，触发输出方式是外部触发输出，且由外部触发输出口1（TTL1口）输出。此时，通过计算机向装置发送LAN数据包，装置接收到数据包以后，外部触发输出口1（TTL1口）产生触发输出，示波器的外部触发输入口EXT接收到触发后，示波器开始采集波形。

同样的，还是按照图11的连接方式，触发输入管理模块采用IEEE1588触发输入管理模块，可以设置同步触发管理装置的触发输入方式是IEEE1588定时触发，并设置触发开始的时间t，触发周期T和触发次数N。设置触发输出方式是外部触发输出，由外部触发输出口1（TTL1口）输出。当时间t一到，示波器便开始采集波形，且每过周期时间T就采集一次，总共采集N次波形。

应用示例2：

图12是本发明应用示例2的示意图。如图12所示，信号源具有外部触发功能，不具备LXI硬件总线触发功能。信号源、计算机、集线器、同步触发管理装置和LXI A级示波器按照图12连接起来，同步触发管理装置的外部触发输入口1（EXT1）与信号源的外部触发输出口TTL通过同轴电缆连接起来，同步触发管理装置与LXI A级示波器的硬件总线触发接口LXI TRIG通过LXI触发电缆相连，信号源的信号输出口和LXI A级示波器的信号输入通道1（CH1）通过同轴电缆连接起来。设置同步触发管理装置的触发输出方式为硬件总线触发输出，输出通道为硬件总线触发0通道LXI0，对应的触发输入方式是为外部触发输入，且由外部触发输入1通道（EXT1）输入。设置LXI A级示波器的触发输入方式是硬件总线触发输入，输入通道为硬件总线触发0通道LXI0，当信号源产生波形时，在信号源的触发输出口（TTL）会产生兼容TTL电平（TTL电平的要求是：高电平>2.4V,低电平<0.4V），同样，同步触发管理装置的外部触发输入通道也是兼容TTL电平，当外部触发输入通道EXT1接收到TTL电平信号后，同步触发管理装置通过LXI硬件总线触发0通道LXI0去触发LXI A级示波器，示波器被触发后，经通道CH1采集来自信号源信号输出口输出的波形。

应用示例3：

图13是本发明应用示例3的示意图。如图13所示，两个信号源都不具备IEEE1588时间同步功能。同步触发管理装置通过设置两个同步触发管理装置的触发输入方式都为IEEE1588时间触发，触发输出都为外部触发输出，且触发输出通道都是通道1（TTL1），设置信号源的触发方式为外部触发输入，开启两个同步触发管理装置的IEEE1588时钟同步功能，等待时钟同步后（若当前装置是主时钟，IEEE1588灯闪烁；若是从时钟，IEEE1588灯不闪烁），给两个同步触发管理装置设定相同的触发时间，当触发时间一到，两个同步触发管理装置的触发输出口TTL1都将产生TTL电平信号，分别被两个信号源的触发输入口EXT接收到后，信号源都被触发，将同时输出波形。

应用示例4：

图14是本发明应用示例4的示意图。如图14所示，计算机与同步触发管理装置通过网线相连，同步触发管理装置的外部触发输出1口TTL1与示波器的外部触发输入口EXT通过同轴电缆相连，外部触发输出2口TTL2与信号源的外部触发输入口EXT通过同轴电缆相连，示波器的信号输入1通道CH1和信号源的输出接口通过同轴电缆相连。设置同步触发管理装置的触发输出方式是外部触发输出，TTL1口对应的触发输入方式为LAN消息触发，消息标识是“LAN0”，TTL2口对应的触发输入方式也是LAN消息触发，消息标识是“LAN1”。设置示波器和信号源的触发输入方式都为外部触发。通过计算机发送“LAN0”消息，装置接收到后，将从外部触发输出1口TTL1产生触发输出，信号源经由外部触发输入口EXT接收触发后，开始产生波形。接着发送“LAN1”消息，将从外部触发输出2口TTL2产生触发输出，示波器经由外部触发输入口EXT接收触发后，开始采集信号源产生的波形。这样，就实现了通过一台同步触发管理装置来控制示波器和信号源的配合工作。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (7)

1.一种同步触发管理装置，其特征在于，包括：控制单元、触发输入使能寄存器、触发输出使能寄存器、触发输入输出选通寄存器、触发输入模块、触发输出模块、触发输入状态寄存器，其中：

控制单元，用于设置触发输入输出方式，包括触发输入端口和触发输出端口的选通关系，以及触发输入参数和触发输出参数，根据触发输入端口信息控制触发输入使能寄存器将相应端口置为输入使能，根据触发输出端口信息控制触发输出使能寄存器将相应端口置为输出使能，将触发输入端口和触发输出端口的选通关系存储至触发输入输出选通寄存器，并将触发输入参数与触发输出参数分别发送给触发输入模块、触发输出模块；

触发输入使能寄存器，用于存储触发输入模块各触发输入端口的使能状态；

触发输出使能寄存器，用于存储触发输出模块各触发输出端口的使能状态；

触发输入输出选通存储器，用于保存触发输入输出方式包括的触发输入端口与触发输出端口的选通关系；

触发输入模块，包括至少一种触发方式的触发输入管理模块，每个触发输入管理模块包括至少一个触发输入端口；触发输入模块用于查询触发输入使能寄存器，当某个触发输入端口使能时，则通过该端口接收触发输入信号；触发输入模块根据从控制单元接收的触发输入参数判断该触发输入是否有效，如果有效则控制触发输入状态寄存器将相应端口的触发状态置为“有效输入”，否则将该触发输入信号丢弃；

触发输入状态寄存器，用于存储触发输入模块各触发输入端口的触发输入状态；

触发输出模块，包括至少一种触发方式的触发输出管理模块，每个触发输出管理模块包括至少一个触发输出端口；触发输出模块用于查询触发输出状态寄存器，当某个触发输出端口使能时，从触发输入输出选通寄存器中读取与其对应的触发输入端口，查询触发输入状态寄存器，当该触发输入端口的触发输入状态为“有效输入”时，触发输出模块根据从控制单元接收的触发输出参数从使能的触发输出端口输出触发信号。

2.根据权利要求1所述的同步触发管理装置，其特征在于，所述触发输入管理模块为LAN消息触发输入管理模块或硬件总线触发输入管理模块或IEEE1588时间触发输入管理模块或外部触发输入管理模块。

3.根据权利要求1所述的同步触发管理装置，其特征在于，所述触发输出管理模块为LAN消息触发输出管理模块或硬件总线触发输出管理模块或外部触发输出管理模块。

4.根据权利要求1至3任一所述的同步触发管理装置，其特征在于，所述触发输出管理模块的触发输出端口还连接有延时模块，用于对输出的触发信号进行延时。

5.一种基于权利要求1所述的同步触发管理装置的同步触发管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制单元设置触发输入输出方式，包括触发输入和触发输出的模块及端口，控制触发输入使能寄存器将相应输入端口置为输入使能，控制触发输出使能寄存器将相应输出端口置为输出使能，将触发输入输出方式发送至触发输入输出选通寄存器，触发输入输出选通寄存器保存触发输入输出方式包括的触发输入端口与触发输出端口的选通关系；并将触发输入参数与触发输出参数分别发送给触发输入输出模块、触发输出模块；

S2：触发输入模块接收触发信号，查询接收触发信号的触发输入端口使能状态，当触发输入端口使能时，进入步骤S3，否则将该触发信号丢弃，重新接收触发信号；

S3：触发输入模块判断触发信号的属性与触发输入参数是否符合，如果符合，则进入步骤S4，如果不符合，则返回步骤S2重新接收触发信号；

S4：触发输入模块控制触发输入状态寄存器将相应端口的触发状态置为“有效输入”；

S5：触发输出模块监控触发输出使能寄存器中各触发输出端口对应的状态位，当有触发输出端口使能时，进入步骤S6，否则不做任何操作；

S6：触发输出模块查询触发输入输出选通模块，获得与使能触发输出端口选通的触发输入端口，在触发输入状态寄存器中查询该触发输入端口的输入状态，如果对应的状态位为“有效输入”，进入步骤S7，否则不做任何操作；

S7：触发输出模块根据从控制单元接收的触发输出参数从触发输出端口输出触发信号。

6.根据权利要求5所述的同步触发管理方法，其特征在于，所述步骤S7中输出触发信号时对触发信号进行延时，各端口对应的输出延时分别进行设置。

7.根据权利要求5或6所述的同步触发管理方法，其特征在于，当所述触发输入管理模块是IEEE1588时间触发输入管理模块时，在同步触发管理装置开始工作时，对同步触发管理装置及与其连接的仪器进行IEEE1588时间同步。

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