CN105302006B - 一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉冲信号发生器的自动校准过程的控制装置及其控制方法，属于电学测量技术领域。本发明基于LabVIEW的状态机和生产者消费者循环结构以及队列设计实现了一个控制模块，通过该模块实现了对脉冲信号中的脉冲幅度、周期、脉宽和时延自动校准过程的实时控制；该模块分为三个主要部分：用户交户单元、控制单元和执行单元。用户交互单元为用户主界面，用来响应用户指令和显示校准数据，控制单元根据交互单元的接收的用户指令产生状态信息控制校准过程的执行；执行单元用来根据控制命令运行校准过程并且产生校准结果。本发明实现了脉冲干扰模块校准过程的全程受控，随时暂停、停止或退出，暂停之后可按之前进度继续校准过程，通用性和可扩展性强。

Description

一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种脉冲信号发生器的自动校准过程的控制装置及其控制方法，属于电学测量技术领域。

背景技术

21世纪的战争是以电子信息为核心的高新技术综合战，电子信息对抗贯穿战争的全过程，打破了常规战争的战略技术及作战方式，有效发挥人和武器装备的整体效能，对决定战争胜负起到举足轻重的关键作用。专用检测系统负担着对军用飞机电子对抗设备性能指标的检测、故障诊断与维修检测等技术保障任务，所以其测量的准确性、可靠性会直接影响飞机技术保障的质量，因此，对专用检测系统进行全面有效的计量校准，是确保专用检测系统完成任务的关键。

脉冲干扰模块作为专用检测系统中的重要组成部分，对其实现准确高效的计量至关重要。实现该模块的自动化校准，一来可以减少人为操作引入的误差，二来可以提升校准的速度，达到高效的目的。

随着C语言、LabVIEW等软件的不断发展，越来越多的电子仪器设备采用了自动化校准程序来完成日常的校准工作。为了缩短开发周期，使校准程序快速投入到实用阶段，自动化校准程序往往采用简单的循环嵌套结构以完成校准参数较多的仪器设备的校准，例如脉冲信号发生器。这在实际应用中产生了问题：一是校准进行过程中若发现仪器工作不正常或校准参数不准确无法实时暂停或退出程序进行调整；二是若强行关闭校准程序，这会导致校准器以及被测设备均停在一个未知的状态下，这有可能导致仪器的失常甚至损坏。

针对上述常见问题，可见脉冲信号发生器的自动校准程序必须存在一个控制单元，使得校准过程全程受控，每个校准点结束，校准结果都显示在用户界面上，出现问题时可以在不损坏仪器的情况下随时暂停或停止校准过程，解决问题后可以继续校准，而且可在随时等待响应用户的命令的同时又不影响后台校准流程的执行。

因此，脉冲信号发生器需要的是全程受控的自动化校准。

发明内容

本发明的目的是为解决现有脉冲信号发生器的自动校准过程不能全程受控的问题，提出了一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块及基于该模块的控制方法，实现了对脉冲干扰模块中的脉冲幅度、周期、脉宽和时延自动校准过程的控制。

本发明的思想是基于LabVIEW的状态机和生产者消费者循环结构以及队列设计一个控制模块，对脉冲信号发生器中各参数的自动校准进行控制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块，包括用户交互单元、控制单元、状态队列、执行单元、标志位寄存器和数据簇，用户交互单元分别与控制单元和执行单元直接相连，控制单元与状态队列直接相连，执行单元分别与状态队列、标志位寄存器和数据簇直接相连，标志位寄存器和数据簇直接相连；

所述用户交互单元用于通过控制接口接收用户的控制指令，以及显示所述执行单元反馈的指令运行结果信息；

所述状态队列用于存储状态信息，采用先进先出队列实现；

所述标志位寄存器用于存储下一校准点的位置信息，采用移位寄存器实现；

所述数据簇用于存储校准点信息，根据标志位寄存器存储的位置信息向控制单元提供当前校准点数据；

所述控制单元用于根据所述用户交互单元获取的控制指令生成状态信息，并存入状态队列；

所述执行单元循环取出所述状态队列的状态信息和所述标志位寄存器的标志位信息，并根据状态信息和标志位信息控制脉冲信号发生器的工作过程，当脉冲信号发生器的工作结束后将其输出的信息或当前状态信息的处理结果发送给所述用户交互单元进行显示。

作为优选，所述用户交互单元进一步由控制指令按键和显示器组成，所述控制指令按键用于接收用户的控制指令并转给控制单元；所述显示器用于显示指令运行结果信息。

作为优选，所述控制指令包括运行、暂停、停止和退出，相应的，所述控制指令按键包括运行、暂停、停止和退出四项。

作为优选，所述标志位寄存器存储的标志位信息以数字形式标识校准点位置。

一种基于脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块的自动校准过程控制方法，包括以下步骤：

步骤一，所述基于脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块启动后，等待用户通过所述用户交互单元给出控制指令；

步骤二，接收到指令后，触发所述控制单元将该指令转化为系统可以识别的状态信息后写入到所述状态队列；

步骤三，所述执行单元启动后即不间断读取所述状态队列信息，在队列非空的情况下按照先进先出原则读出其中存储的状态信息，并根据该状态信息以及当前标志位寄存器存储的标志位信息控制校准过程的进行，并将设备反馈回的结果交给所述用户交互单元显示。

作为优选，所述控制指令为运行、暂停、停止和退出。

作为优选，步骤三所述根据该状态信息以及当前标志位寄存器存储的标志位信息对校准过程进行控制时，根据指令所作的工作如下：

运行：点击运行键后，校准程序会连续运行，直到所有校准点执行完毕或者过程中用户点击了其它按键；此时所述用户交互单元的设置为：暂停、停止和退出指令可用，运行指令不可用，即校准程序执行过程中，用户可以暂停、停止校准程序的运行或退出模块；

暂停：点击暂停键后，所述标志位寄存器保存当前值并停止更新，校准程序暂停运行。此时所述用户交互单元的设置为：运行、停止和退出指令可用，暂停指令不可用，即校准程序暂停状态下，用户可以恢复程序的运行或者因出现不能解决的问题而停止程序或退出模块；

停止：点击停止键后，本次校准程序终止，但控制模块仍在工作，所述用户交互单元、控制单元和执行单元均回到等待状态,所述标志位寄存器清零,所述数据簇数据不变；此时所述用户交互单元的设置为：运行和退出指令可用，暂停和停止指令不可用，即校准程序停止情况下，用户可以再次运行程序或者退出模块。

退出：点击退出键后，控制模块不再工作，所述用户交互单元、控制单元和执行单元均退出，所述标志位寄存器和数据簇均清零，需再次启动控制模块重复步骤一、二、三才能恢复工作。

作为优选，控制模块启动后，设置所述用户交互单元的运行和退出指令可用，暂停和停止指令不可用前需要先重置所述用户交互单元、所述状态队列和所述标志位寄存器为与初始化后的值相同。

有益效果

对比现有技术，本发明提出的基于脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块结构简单，对于现有自动校准程序是一项有益的补充，有效提高了现有自动校准程序的全程受控水平，并且用户还可以时时看到采取控制措施后的结果，了解设备状况。

附图说明

图1为本发明实施例一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块结构示意图。

图2为本发明实施例基于自动校准过程控制模块的自动校准过程控制方法流程示意图。

图3为执行单元在“运行”状态下的处理流程图，从所述状态队列中读取“运行”命令，根据所述标志位寄存器从所述数据簇中读出当前校准点发送给脉冲源输出设备，然后由高速取样电压表进行幅度测量，然后所述标志位寄存器加1，循环至下一次。

具体实施方式

下面实施例对本发明加以详细说明。

下面将结合附图和以对脉冲信号发生器的脉冲幅度、周期、脉宽和时延等参数的自动校准过程控制为例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明是基于LabVIEW的状态机和生产者消费者循环结构以及队列设计一个控制模块，对脉冲信号发生器中各参数的自动校准进行控制。如图1所示为该控制模块结构示意图，该模块由用户交户单元、控制单元和执行单元三个主要部分组成；用户交互单元为用户主界面，用来响应用户指令和向用户显示校准数据，控制单元根据交互单元的接收的用户指令产生状态信息控制校准过程的执行；执行单元用来根据控制命令运行校准过程并且产生校准结果。控制单元作为生产者循环根据用户交互单元得到的指令，发出状态信息(运行、暂停、停止或退出)进入状态队列；执行单元作为消费者循环从状态队列中读取状态信息，该部分放弃传统自动校准程序采用的循环结构，采用状态机结构来响应命令，并添加标志位寄存器和数据簇以实现暂停恢复后从当前节点继续校准这一功能，此外，执行单元可以独立运行并实时反馈其校准数据，显示在用户交互单元的界面上。

所述用户交互单元用于通过控制接口接收用户的控制指令，以及显示所述执行单元反馈的指令运行结果信息；

所述状态队列用于存储状态信息，采用先进先出队列实现；其作为控制单元传输状态信息给执行单元的途径，可有效解决发命令与读命令不同步造成的命令丢失问题；

所述标志位寄存器用于存储下一校准点的位置信息，采用移位寄存器实现；开始时设置为零，运行状态下每循环一次标志位寄存器加1，用来存储下一个校准点的位置信息，以便恢复运行时可从暂停的位置继续开始校准；

所述数据簇用于存储校准点信息，根据标志位寄存器存储的位置信息向执行单元提供当前校准点；

所述控制单元用于根据所述用户交互单元获取的控制指令生成状态信息，并存入状态队列；

所述执行单元循环取出所述状态队列的状态信息和所述标志位寄存器的标志位信息，并根据状态信息和标志位信息控制脉冲信号发生器的工作过程，当脉冲信号发生器的工作结束后将其输出的信息或当前状态信息的处理结果发送给所述用户交互单元进行显示。

作为优选，所述用户交互单元进一步由控制指令按键和显示器组成，所述控制指令按键用于接收用户的控制指令；所述显示器用于显示指令运行结果信息；由于是对脉冲信号发生器的参数的自动校准过程进行控制，因此设定控制指令为运行、暂停、停止和退出四项；对应的将所述控制指令按键设置为运行、暂停、停止和退出四个，分别向用户提供运行自动校准过程、暂停自动校准过程、停止自动校准过程以及退出控制模块的接口。

实施例2

如图2所示为本发明提出一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块的自动校准过程控制方法流程示意图，下面以脉冲幅度校准为例对基于本发明控制模块的控制方法进行说明，具体包括以下过程：

步骤一，所述基于脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块启动后，首先进行自检以及初始化，初始化时将脉冲幅度的校准点写入数据簇，留待执行单元调用；同时，在进行到初始化状态时，控制单元会通过状态队列给执行单元发出初始化命令，使其进入等待状态，然后自身也进入等待状态，等待用户通过所述用户交互单元给出控制指令；

步骤二，所述用户交互单元接收到指令后，触发所述的控制单元将该指令转化为系统可以识别的状态信息后写入到所述状态队列，等待所述执行单元读取；

步骤三，所述执行单元启动后即不间断读取所述状态队列信息，如图3所示,用户点击“运行”键之后，所述执行单元从队列中读取状态信息，得到“运行”命令后，根据当前的标志位寄存器从数据簇的相应位置读取当前应该执行的脉冲幅度校准点(如果是第一次运行，标志位寄存器应为0，也就是从第一个校准点开始运行)，当当前校准点执行过一次之后，标志位寄存器加1，并以移位寄存器的方式赋值给下一次循环开始时的标志位寄存器作为下一次数据簇取点的标记，同时也是暂停恢复时的标志。执行完这一校准点之后，循环至下一次，同样从状态队列中读取状态信息来获取命令，若队列为空，说明用户未进行“暂停”、“停止”或“退出”等操作，希望校准程序继续“运行”，此时校准继续，进行下一个幅度的校准，标志位寄存器继续加1等等,该过程中,如果需要暂停运行,则按下“暂停”键，此时用户交互单元将暂停命令发给控制单元，由控制单元将其转化为对应的状态信息加入状态队列，当执行单元循环至下一次从队列中读取状态时，读到了暂停命令，校准程序进入“暂停”状态，此时，用户交互单元的控制指令按键设置为：运行、停止和退出按键可用，等待下一步命令，若用户可以解决产生的问题，则可在解决问题之后点击“运行”键，此时程序会再次进入图3所述“运行”状态，并从刚才保存的标志位寄存器继续进行脉冲幅度校准；若用户无法解决该问题，可点击“停止”键回到等待状态，或点击“退出”键直接退出模块。

作为优选，步骤三所述根据该状态信息以及其当前标志位寄存器存储的标志位信息对校准过程进行控制后，区分状态信息的不同还要做以下工作：

运行：点击运行键后，校准程序会连续运行，直到所有校准点执行完毕或者过程中用户点击了其它按键。此时所述用户交互单元的设置为：暂停、停止和退出指令可用，运行指令不可用，即校准程序执行过程中，用户可以暂停、停止或退出程序；

暂停：点击暂停键后，所述标志位寄存器保存当前值并停止更新，校准程序暂停运行，等待新的信息出现在所述状态队列中。此时所述用户交互单元的设置为：运行、停止和退出指令可用，暂停指令不可用，即校准程序暂停状态下，用户可以恢复程序的运行或者因出现不能解决的问题而停止或退出程序；

停止：点击停止键后，本次校准程序终止，但控制模块仍在工作，所述用户交互单元、控制单元和执行单元均回到等待状态,所述标志位寄存器清零,所述数据簇数据不变。此时所述用户交互单元的设置为：运行和退出指令可用，暂停和停止指令不可用，即校准程序停止情况下，用户可以再次运行程序或者退出模块。

退出：点击退出键后，控制模块不再工作，所述用户交互单元、控制单元和执行单元均退出，所述标志位寄存器和数据簇均清零。需再次启动控制模块重复步骤一、二、三才能恢复工作。

通过以上过程可以看出，本发明通过设计状态队列并采用基于LabVIEW的状态机和生产者消费者模型，将控制单元作为生产者，将执行单元作为消费者，生产者产生的状态存储于状态队列，消费者从状态队列提取状态以执行，使得原先一旦启动就必须等到所有设备全部执行完毕的自动校准过程可以全程受控，用户可以随时对自动校准过程进行控制，从而有效提高了校准效率，避免了资源浪费。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块，其特征在于：包括用户交互单元、控制单元、状态队列、执行单元、标志位寄存器和数据簇，用户交互单元分别与控制单元和执行单元直接相连，控制单元与状态队列直接相连，执行单元分别与状态队列、标志位寄存器和数据簇直接相连，标志位寄存器和数据簇直接相连；

所述用户交互单元用于通过控制接口接收用户的控制指令，以及显示所述执行单元反馈的指令运行结果信息；

所述状态队列用于存储状态信息，采用先进先出队列实现；

所述标志位寄存器用于存储下一校准点的位置信息，采用移位寄存器实现；

所述数据簇用于存储校准点信息，根据标志位寄存器存储的下一个校准点的位置信息向执行单元提供当前校准点数据；

所述控制单元用于根据所述用户交互单元获取的控制指令生成状态信息，并存入状态队列；

所述执行单元循环取出所述状态队列的状态信息和所述标志位寄存器的标志位信息，并根据状态信息和标志位信息控制脉冲信号发生器的工作过程，当脉冲信号发生器的工作结束后将其输出的信息或当前状态信息的处理结果发送给所述用户交互单元进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块，其特征在于：所述用户交互单元进一步由控制指令按键和显示器组成，所述控制指令按键用于接收用户的控制指令并转给控制单元；所述显示器用于显示指令运行结果信息。

3.根据权利要求2所述的一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块，其特征在于：所述控制指令包括运行、暂停、停止和退出，相应的，所述控制指令按键包括运行、暂停、停止和退出四项。

4.根据权利要求1或2所述的一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块，其特征在于：所述标志位寄存器存储的标志位信息以数字形式标识校准点位置。

5.一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制方法，基于权利要求1-4任一所述的一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，基于脉冲信号发生器的自动校准过程控制模块启动后，等待用户通过所述用户交互单元给出控制指令；

步骤二，接收到指令后，触发所述控制单元将该指令转化为系统可以识别的状态信息后写入到所述状态队列；

步骤三，所述执行单元启动后即不间断读取所述状态队列的状态信息，在队列非空的情况下按照先进先出原则读出其中存储的状态信息，并根据该状态信息以及标志位寄存器存储的下一个校准点的位置信息控制校准过程的进行，并将设备反馈回的结果交给所述用户交互单元显示。

6.根据权利要求5所述的一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制方法，其特征在于：所述控制指令为运行、暂停、停止和退出。

7.根据权利要求6所述的一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制方法，其特征在于：步骤三所述根据该状态信息以及当前标志位寄存器存储的标志位信息对校准过程进行控制时，根据指令所作的工作如下：

运行：点击运行键后，校准程序会连续运行，直到所有校准点执行完毕或者过程中用户点击了其它按键；此时所述用户交互单元的设置为：暂停、停止和退出指令可用，运行指令不可用；

暂停：点击暂停键后，所述标志位寄存器保存当前值并停止更新，校准程序暂停运行；此时所述用户交互单元的设置为：运行、停止和退出指令可用，暂停指令不可用；

停止：点击停止键后，本次校准程序终止，但控制模块仍在工作，所述用户交互单元、控制单元和执行单元均回到等待状态,所述标志位寄存器清零,所述数据簇内存储的信息不变；此时所述用户交互单元的设置为：运行和退出指令可用，暂停和停止指令不可用；

退出：点击退出键后，所述自动校准过程控制模块不再工作，所述用户交互单元、控制单元和执行单元均退出，所述标志位寄存器和数据簇均清零，需再次启动控制模块重复步骤一、二、三才能恢复工作。

8.根据权利要求6或7所述的一种脉冲信号发生器的自动校准过程控制方法，其特征在于：所述控制模块启动后，设置所述用户交互单元的运行和退出指令可用，暂停和停止指令不可用前需要先重置所述用户交互单元、所述状态队列和所述标志位寄存器为与初始化后的值相同。