CN105823938A - 一种检测输出板卡状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测输出板卡状态的方法，适用于检测输出板卡的工作状态，该输出板卡包括控制模块、数据选择器、采样模块，以及多个连接所述控制模块的输出端口；其中，所述数据选择器的输入端能够与所述多个输出端口中的任一个藕接，所述采样模块的输入端与所述数据选择器的输出端藕接，所述采样模块的输出端与所述控制模块藕接；该方法包括：S10、数据选择器选择其中一个输出端口的实际输出信号；S20、采样模块采集数据选择器所选择的该输出端口的实际输出信号；S30、控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号进行比较，判断该输出端口的输出状态是否正确。
Description
技术领域
本发明涉及板卡检测技术领域，尤其涉及一种检测输出板卡状态的方法，更特别地，涉及一种检测高密度动态模拟输出卡的状态的方法。
背景技术
输出板卡，例如模拟输出卡，当经过一段时间的使用之后，由于短期漂移(温漂)问题的存在，容易会造成板卡测量精度的偏差。因此在实际应用中，比如在用于工业控制、激励响应等情况下，需要经常地检测各通道的输出状态，即需要对各输出通道的输出状态实时监测功能，用作故障判定。
常用的检测输出板卡状态的方法是针对每个通道进行逐个进行检测，然而常用的输出板卡，例如高密度模拟输出卡，单板提供多个(例如，32个)模拟输出通道，如果选用常规的，使用标准检测设备对每一个通道单独地进行检测的方式，则需要花费较长的时间对每一个通道和标准检测设备进行连线，以及逐个通道地进行检测，这样不仅会消耗大量的人力和物力，而且对输出板卡状态的检测精度也往往不高。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明的目的在于提供一种检测输出板卡状态的方法，用以克服以上全部或者部分技术缺点。
本发明提供一种检测输出板卡状态的方法，适用于检测输出板卡的工作状态，该输出板卡包括控制模块、数据选择器、采样模块，以及多个连接所述控制模块的输出端口；其中，所述数据选择器的输入端能够与所述多个输出端口中的任一个藕接，所述采样模块的输入端与所述数据选择器的输出端藕接，所述采样模块的输出端与所述控制模块藕接；该方法包括：S10、数据选择器选择其中一个输出端口的实际输出信号；S20、采样模块采集数据选择器所选择的该输出端口的实际输出信号；S30、控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号进行比较，判断该输出端口的输出状态是否正确。
本发明提供的检测输出板卡状态的方法，通过使用数据选择器，选择一个输出端口的信号，使用采样模块采集数据选择器所连接的输出端口的实际输出信号，以及由控制模块将采样模块采集得到的结果，即采集实际输出信号得到的结果，与控制模块对该输出端口的预设的输出信号即预计的输出信号，进行比较，如果根据采样模块采集的结果进行计算而判断输出端口的实际输出信号与控制模块的预设的输出信号相同或者差值在预设的范围之内则判断该输出端口的输出状态正确；如果根据采样模块采集的结果进行计算而判断输出端口的实际输出信号与控制模块的预设的输出信号差值超过预设的范围则判断该输出端口的输出状态不正确。因此，只要通过切换数据选择器所选择的输出端口的实际输出信号，就能检测不同的输出端口的输出状态，通过采样模块采样以及通过控制模块分析采样结果能够判断每一个输出端口的输出状态，能够对各输出通道的输出状态实时监测，测量结果更准确，省去了对每一个通道和标准检测设备进行连线等操作，节省了人力和物力并且提高了检测精度。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本申请检测输出板卡状态的方法所适用的输出板卡的电路框图；
图2为图1之中的一个输出端口400的放大图；
图3为本申请检测输出板卡状态的方法的第一实施例的流程图；
图4为本申请检测输出板卡状态的方法的第二实施例的流程图；
图5为本申请检测输出板卡状态的方法的第三实施例的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
本申请的基本技术构思在于，使用采样模块采集数据选择器所选择的输出端口的实际输出信号，以及由控制模块将采样模块采集得到的结果，即采集实际输出信号得到的结果，与控制模块对该输出端口的预设的输出信号即预计的输出信号，进行比较，能够判断单个输出端口的输出状态是否正确，且提高了检测精度；通过切换数据选择器所选择的输出端口的实际输出信号，就能检测不同的输出端口的输出状态，从而省去了对每一个通道和标准检测设备进行连线等操作，节省了人力和物力。
图1为本申请检测输出板卡状态的方法所适用的输出板卡的电路框图，图2为图1之中的一个输出端口400的放大图。通过首先描述输出板卡的电路框图，能够有助于了解检测输出板卡状态的方法的实施例。
如图1所示，输出板卡包括控制模块100、数据选择器200、采样模块300，以及多个连接所述控制模块的输出端口400。
如图1所示的控制模块100，为FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程逻辑门阵列)控制模块，藕接于SDRAM(SynchronousDynamicrandomaccessmemory，同步动态随机存储器)101和PROM(ProgrammableRead-OnlyMemory，可编程只读存储器)102，并且通过PCI(PeripheralComponentInterconnect，外部设备互连)桥模块103藕接于PXI(PCIeXtensionsforInstrumentation，面向仪器系统的PCI扩展)总线104，以及通过DIO(数字输入输出电路)模块105和MFIO(Multi-FunctionIO，多功能输入输出接口)模块106藕接于前面板接口107。其中，关于图1所示的SDRAM101、PROM102、PCI桥模块103、PXI总线104、DIO模块105、MFIO模块106以及前面板接口107，此处不再赘述。
如图1所示的输出板卡，共包括8组(GROUP0–GROUP7)输出端口400，每一组分别具有四个输出端口400，每一个输出端口400，分别包括与控制模块100藕接的DAC电路410和驱动模块420。如图1所示的输出板卡包括32个模拟输出通道。更具体地，参阅图2可知，所述驱动模块420，分别包括电压量程切换421、电压驱动器422、电流驱动器423，以及输出选择424，其中，使用输出选择424能够选择输出信号是电压信号还是电流信号，因此，使用单个控制模块100就能够供使用者任意地配置输出电压信号和电流信号，实现了可以选择性地输出电压或输出电流。另外，如图1所示的输出板卡提供较高的带载能力，在32个通道同步输出时，仍能保证高达10mA的驱动电流(电压输出)/500欧姆(电流输出)的带载能力，并且能够提供多个量程供选择，例如，能够提供0～5V，0～10V，0～12V，+-5V，+-10V，+-12V，0～20mA，0～24mA，4～20mA的九个量程。
本实施例的图1之中，使用DAC0、DAC1，……，DAC31表示32个输出端口400的DAC电路，适用AO0、AO1，……，AO31表示32个输出端口400的输出信号。
本实施例的数据选择器200，为多路数据选择器(multiplexer，MUX)，更具体地，为32选1数据选择器，数据选择器200的输入端能够与多个输出端口400中的任一个藕接，数据选择器200从32个输出端口400的32路输出信号之中选择一路输出信号，作为其输出端的输出。本实施例的采样模块300的输入端与数据选择器200的输出端藕接，采样模块300的输出端与控制模块100藕接。本实施例的采样模块300能够采集数据选择器200所选择的输出端口400的一路实际输出信号。
更具体地，本实施例的采样模块300包括温漂高精度采样电阻310和ADC电路320。由于输出端口400的实际输出信号能够是电流信号或者是电压信号，因此，若输出端口400的实际输出信号是电压信号，则将实际输出信号输入ADC电路320由ADC电路320采集信号；若输出端口400的实际输出信号是电流信号，则将实际输出信号输入低温漂高精度采样电阻310，并将低温漂高精度采样电阻310两端的电压信号(即低温漂高精度采样电阻310两端的电压差)输入ADC电路320由ADC电路320采集与实际输出的电流信号相关的电压值。
由于控制模块100能够保存输出端口400的预设输出信号(例如，每一个输出端口400预设的输出电压信号或电流信号的值，如果输出端口400的输出状态正确，则实际输出信号与预设输出信号相同，或者差值在预设的范围之内)，所以通过将采样模块300采集得到的结果与预设输出信号进行比较，能够判断输出端口400的输出状态是否正确；通过切换数据选择器200所选择的输出端口的实际输出信号，能够对各输出通道的输出状态实时监测。
图3为本申请检测输出板卡状态的方法的第一实施例的流程图。如图3所示的方法，包括如下所述的步骤S10、S20，以及S30：
S10、数据选择器选择其中一个输出端口的实际输出信号。
配合图1和图2可知，如图1所示的数据选择器200的输入端能够连接于输出端口400，并且能够选择其中一个输出端口400的实际输出信号通过数据选择器200的输出端发送至采样模块300。
S20、采样模块采集数据选择器所选择的该输出端口的实际输出信号。
本实施例的步骤S20，具体包括：判断实际输出信号是电流信号还是电压信号，若是电压信号则将实际输出信号输入ADC电路，若是电流信号则将实际输出信号输入低温漂高精度采样电阻并将电阻的电压信号输入ADC电路。
配合图1和图2可知，采样模块300能够采集数据选择器200所选择的输出端口400的实际输出信号，由于输出端口400的实际输出信号能够是电流信号或电压信号，采样模块300包括低温漂高精度采样电阻310和ADC电路320。因此，在步骤S20之中，若输出端口400的实际输出信号是电压信号，则将实际输出信号输入ADC电路320由ADC电路320采集信号；若输出端口400的实际输出信号是电流信号，则将实际输出信号输入低温漂高精度采样电阻310，并将电阻310的电压信号输入ADC电路320由ADC电路320采集与实际输出的电流信号相关的电压值。
S30、控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号进行比较，判断该输出端口的输出状态是否正确。
本实施例的步骤S30包括：控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号使用预定的计算公式得到计算结果，若计算结果在预设的范围内，则该输出端口的输出状态正确，否则该输出端口的输出状态错误。
配合图1和图2可知，控制模块100能够保存输出端口400的预设输出信号(例如，每一个输出端口400预设的输出电压信号或输出电流信号的值，如果输出端口400的输出状态正确，则实际输出信号与预设输出信号相同，或者差值在预设的范围之内)，所以通过将采样模块300采集得到的结果与预设输出信号进行比较，能够判断输出端口400的输出状态是否正确。更具体地，控制模块100能够使用预定的计算公式，以采样模块300采集输出端口400的实际输出信号所得到的采集结果(即ADC电路320采集得到的，输出端口400的实际电压输出或低温漂高精度采样电阻310两端的电压)和输出端口400的预设输出信号为参数进行运算，若计算结果在预设的范围内，则输出端口400的输出状态正确，否则输出端口400的输出状态错误。
根据图3所示的实施例，能够判断单个输出端口的输出状态是否正确，且提高了检测精度，省去了对每一个通道和标准检测设备进行连线等操作，节省了人力和物力。
图4为本申请检测输出板卡状态的方法的第二实施例的流程图。如图4所示的本申请第二实施例包括如下所示的步骤S00、S10、S20，以及S30：
S00、判断采样模块是否精准，若判断为是，则执行步骤S10，否则在校准输出板卡之后执行步骤S10。其中，判断采样模块是否精准的方法，是使用高精度源连接所述采样模块的输入端，使用万用表采集所述采样模块的输出端的信号，通过高精度源的输出值和万用表的采集结果判断采样模块是否精准。
S10、数据选择器选择其中一个输出端口的实际输出信号。
S20、采样模块采集数据选择器所选择的该输出端口的实际输出信号。
S30、控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号进行比较，判断该输出端口的输出状态是否正确。
本实施例的步骤S10、S20，以及S30与第一实施例大致相同，此处不再赘述。
本实施例的步骤S00通过使用高精度源将高精度的输入信号输入采样模块，使用万用表采集采样模块输出端的信号，根据输入信号和采集结果进行运算，能够判断采样模块是否是精准的，如果采样模块精准，则通过执行步骤S10、S20，以及S30检测每一个输出端口的输出状态是否正确，否则首先校准输出板卡再进一步通过执行步骤S10、S20，以及S30检测每一个输出端口的输出状态是否正确。
更具体地，本实施例的步骤S00的校准输出板卡，能够有两种基本的方法，一种方法是通过校准采样模块自身而校准输出板卡，另一种方法是通过调整控制模块的计算公式(即步骤S30之中，控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号使用预定的计算公式得到计算结果这一步骤，所使用的计算公式)，而抵消因采样模块自身不精准所造成的检测错误，能够进一步执行步骤S10、S20，以及S30。
因此，本实施例步骤S00的校准输出板卡，具体包括：校准所述低温漂高精度采样电阻，和/或，根据高精度源的输出值和万用表的采集结果修改所述ADC电路的参数。
或者，在步骤S30包括：控制模块将采样模块采集得到的实际输出信号与该输出端口的预设输出信号使用预定的计算公式得到计算结果，若计算结果在预设的范围内，则该输出端口的输出状态正确，否则该输出端口的输出状态错误的情况下，本实施例步骤S00的校准输出板卡，具体包括：根据高精度源的输出值和万用表的采集结果，修改控制模块的预定的计算公式。通过修改预定的计算公式，而抵消因采样模块自身不精准所造成的检测错误，使用修改之后的计算公式执行步骤S30能够得到准确的检测结果。
根据图4所示的实施例，能够判断单个输出端口的输出状态是否正确，且提高了检测精度，省去了对每一个通道和标准检测设备进行连线等操作，节省了人力和物力。进一步地，通过首先在采样模块不够精准的情况下校准输出板卡能够更准确地检测输出端口的输出状态。
图5为本申请检测输出板卡状态的方法的第三实施例的流程图。如图5所示的本申请第三实施例包括如下所示的步骤S01、S10、S20、S30，以及S40：
S01、判断是否已在当前采样区间下的所有采样点均进行了检测，若判断为否，则选取未检测的采样点并执行步骤S10，若判断为是，则选取端值与当前采样点最接近的采样区间并选取该端值为采样点并执行步骤S10。
配合以上对图1和图2的说明，输出板卡能够提供多个供选择的量程，因此，本实施例的检测输出板卡状态的方法，包括对在多个量程(例如，0～5V，0～10V，0～12V，+-5V，+-10V，+-12V，0～20mA，0～24mA，4～20mA)下对输出板卡进行检测，使得检测结果更准确。较佳地，能够在选定一个量程之后，选择多个采样点，对每一个采样点检测每一个输出端口的输出状态。例如，在选定采样区间(即上述量程)0～10V的情况下，选择至少一个采样点，例如选择0V、2.5V、5V、7.5V以及10V作为采样点，对于每个采样点，均通过以下步骤S10-S40检测每一个输出端口的输出状态。
配合以下的步骤S40，可知步骤S01之中，若对于当前采样区间(例如上述0～10V)的一个采样点(例如上述7.5V或者10V)检测了所有的输出端口的输出状态，则判断是否已在当前采样区间下的所有采样点均进行过了检测，若对于所有采样点均进行过了检测则重新选择采样区间(即上述的量程)和采样点，否则选取当前采样区间的未检测的采样点，进一步地，执行步骤S10。
S10、数据选择器选择其中一个输出端口的实际输出信号。
S20、采样模块采集数据选择器所选择的该输出端口的实际输出信号。
S30、控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号进行比较，判断该输出端口的输出状态是否正确。
S40、判断是否已在当前采样区间下的当前采样点对所有的输出端口均进行了检测，若判断为否，则执行步骤S10令数据选择器选择其中一个未进行检测的输出端口的输出信号，若判断为是，则执行步骤S01。
本实施例的步骤S40之中，若对于当前采样区间(例如上述0～10V)的当前采样点(例如上述7.5V或者10V)检测了所有的输出端口的输出状态，则执行步骤S01，判断重新选择采样区间和采样点或者选择当前采样区间的未检测的采样点；如果对于当前采样区间的当前采样点并没有检测所有的输出端口的输出状态，则令数据选择器选择其中一个未进行检测的输出端口的输出信号并返回执行步骤S10。
通过步骤S40和步骤S01的配合，能够在多个量程上以及在每个量程的至少一个采样点上，测量输出板卡的每一个输出端口的输出状态是否正确。
本实施例的步骤S10、S20，以及S30与第一实施例大致相同，此处不再赘述。
更具体地，本实施例的步骤S01的选取端值与当前采样点最接近的采样区间，具体包括：统计每一个待检测的采样区间的两个端值与当前采样点之间的绝对差；选择绝对差最小的端值对应的采样区间。例如，在当前采样区间为0～5V，当前采样点为5V，待检测的采样区间为0～10V，0～12V，+-5V，+-10V，以及+-12V，需要重新选择采样区间，则统计每一个待检测的采样区间的两个端值与当前采样点5V之间的绝对差，即统计端值0V、10V、0V、12V、-5V、5V，-10V、10V、-12V，以及12V，分别与当前采样点5V之间的绝对差，其中采样区间+-5V的端值5V与当前采样点5V之间的绝对差最小，则选择采样区间+-5V，以及选择+-5V采样区间下的5V为采样点。由于使用这样的方法，前后两次测量之间，输出端口的预设输出信号之间的差值最小，所以电路中的元件的工作环境变化小，尤其是容性元件的电量改变小，测量结果较为准确，测量所需要的等待时间相对也较小，既能够提高准确度也能提高测量速度。
较佳地，在选择采样区间+-5V，以及选择+-5V采样区间下的5V为采样点之后，循环地执行步骤S10-S40，直至选择+-5V采样区间下的-5V为采样点并且在步骤S01之中判断需要重新选择采样区间时，待检测的采样区间为0～10V，0～12V，+-10V，以及+-12V，采样区间0～10V的端点0V以及采样区间+-10V的端点-10V，与当前采样点-5V之间的绝对差相等，则可以通过模拟计算后续的电压跳变量选择其中一个采样区间。例如，如果选择采样区间0～10V，那么后续选择的采样区间依次是10V至-10V，-12V至12V，以及12V至0V；如果选择采样区间+-10V，那么后续选择的采样区间依次是10V至0V，0V至12V，以及12V至-12V，因此，在选择采样区间+-10V的情况下后续的电压跳变量较小，则较优地选择+-10V为采样区间。
根据图5所示的实施例，能够判断单个输出端口的输出状态是否正确，且提高了检测精度，省去了对每一个通道和标准检测设备进行连线等操作，节省了人力和物力。进一步地，通过合理地选择测量过程中对各个采样区间的使用顺序，提高了测量精度和测量效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种检测输出板卡状态的方法，适用于检测输出板卡的工作状态，该输出板卡包括控制模块、数据选择器、采样模块，以及多个连接所述控制模块的输出端口；其中，所述数据选择器的输入端能够与所述多个输出端口中的任一个藕接，所述采样模块的输入端与所述数据选择器的输出端藕接，所述采样模块的输出端与所述控制模块藕接；
该方法包括：
S10、数据选择器选择其中一个输出端口的实际输出信号；
S20、采样模块采集数据选择器所选择的该输出端口的实际输出信号；
S30、控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号进行比较，判断该输出端口的输出状态是否正确。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在步骤S10之前的步骤：
使用高精度源连接所述采样模块的输入端，使用万用表采集所述采样模块的输出端的信号，通过高精度源的输出值和万用表的采集结果判断采样模块是否精准，若判断为是，则执行步骤S10，否则在校准输出板卡之后执行步骤S10。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采样模块包括低温漂高精度采样电阻和ADC电路，则所述校准输出板卡具体包括：
校准所述低温漂高精度采样电阻，和/或，根据高精度源的输出值和万用表的采集结果修改所述ADC电路的参数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述步骤S30包括：控制模块将采样模块采集得到的实际输出信号与该输出端口的预设输出信号使用预定的计算公式得到计算结果，若计算结果在预设的范围内，则该输出端口的输出状态正确，否则该输出端口的输出状态错误；
所述校准输出板卡具体包括：根据高精度源的输出值和万用表的采集结果，修改控制模块的预定的计算公式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该输出端口的实际输出信号是电流信号或电压信号，所述采样模块包括低温漂高精度采样电阻和ADC电路；
所述步骤S20具体包括：
判断实际输出信号是电流信号还是电压信号，若是电压信号则将实际输出信号输入ADC电路，若是电流信号则将实际输出信号输入低温漂高精度采样电阻并将电阻的电压信号输入ADC电路。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述步骤S30包括：
控制模块将采样模块采集得到的结果与该输出端口的预设输出信号使用预定的计算公式得到计算结果，若计算结果在预设的范围内，则该输出端口的输出状态正确，否则该输出端口的输出状态错误。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在所述步骤S10之前执行的步骤S01：
判断是否已在当前采样区间下的所有采样点均进行了检测，若判断为否，则选取未检测的采样点并执行步骤S10，若判断为是，则选取端值与当前采样点最接近的采样区间并选取该端值为采样点并执行步骤S10。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在所述步骤S30之后执行的步骤S40：
判断是否已在当前采样区间下的当前采样点对所有的输出端口均进行了检测，若判断为否，则执行步骤S10令数据选择器选择其中一个未进行检测的输出端口的输出信号，若判断为是，则执行步骤S01。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述选取端值与当前采样点最接近的采样区间，具体包括：统计每一个待检测的采样区间的两个端值与当前采样点之间的绝对差；选择绝对差最小的端值对应的采样区间。
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