CN109458874A - 一种检测分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测分析仪，包括检测分析仪主机，及与检测分析仪主机通信的信号配置箱；所述检测分析仪主机和信号配置箱通过主电源模块供电；所述信号配置箱通过复用电缆与被测接口通信连接；本发明的检测分析仪，不针对单一武器平台，其面向被测对象发生根本变化，非设备而是信号，通过检测通道接口与被测信号在线匹配的手段，结合可复用电缆实现故障在线检测，这样的设计可极大减少检测设备种类和数量，具有较高的性价比，可维护性强，携行便利，能有效提高测试诊断效率，增强部队武器装备的保障能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测仪，尤其涉及一种检测分析仪，属于检测仪技术领域。
背景技术
火控系统是控制火炮自动或半自动瞄准射击的技术装备，火控系统可以提高火炮的快速反应能力，把握战机；提高火炮射击精度和全天候作战能力，增强火炮的作战效能；现代自行火炮火控系统采用了数字化、信息化设计技术，技术先进、结构复杂，伴随着技术复杂程度的提高，故障概率高、故障特征类型多样、保障困难的问题日趋尖锐。目前在国内，还没有研制出能够对火控系统电子设备进行综合性能监测与故障诊断的系统；当火控系统出现故障后，停机并依赖专家经验定性分析，运用一些简单的辅助测试手段，结果是很难做到火控系统的实时监测和发生故障后的精确定位；如何进行实时监测和准确、快速的判断出故障点和分析出故障原因是自行火炮火控系统维修保障过程中非常重要的环节；因此，迫切需要研制自行火炮火控系统监测和故障诊断一体化平台，即要功能强大、覆盖面广，还要具有很好的便携性能，充分满足现代精密复杂的武器装备监测维修需求，提高火控电子设备故障检测的覆盖率、准确率，达成故障诊断的快速性，提高部队装备保障能力；而现有的检测仪面向被测对象均为单一武器平台中的设备，属于典型的“紧耦合”，一旦被测对象状态有变动或提升，因为属于面向被测对象的“紧耦合”，往往无法迅速升级或升级成本过高，也不具备向后(在研装备)兼容能力，检测电缆无法复用，导致保障不力和极大的资源浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种检测分析仪，不针对单一武器平台，其面向被测对象发生根本变化，非设备而是信号，通过检测通道接口与被测信号在线匹配的手段，结合可复用电缆实现故障在线检测。
本发明的检测分析仪，包括检测分析仪主机，及与检测分析仪主机通信的信号配置箱；所述检测分析仪主机和信号配置箱通过主电源模块供电；所述信号配置箱通过复用电缆与被测接口通信连接；被测接口将信号通过复用电缆送至信号配置箱，检测分析仪主机根据信号类型将配置数据送至信号配置箱，信号配置箱完成检测端口配置后，待处理信号将被送至对应的处理模块进行数据处理；完成处理后的数据被送至检测分析仪主机；检测分析仪主机对送入的数据与数据库进行对比，从而完成数据分析和故障处理描述，完成数据检测；其中，信号配置箱以有线/无线方式与现场分析仪主机进行信息交互，读取来自数据库的配置要求，进行开关阵列寻址，完成模拟信号、数字IO、10/100M以太网、CAN、RS232、RS485、随动主令等信号的自适应控制处理。
进一步地，所述信号配置箱包括配置箱控制器；所述配置箱控制器与矩阵开关配置端口通信连接，所述矩阵开关输入端通过弯插与复用线缆通信连接；所述矩阵开关输出端与信号采集模块通信连接；所述配置箱控制器通过有线通信模块或无线通信模块与检测分析仪主机通信连接；所述有线通信模块为rs232串口或can总线模块，所述无线通信模块为以太网接口模块；矩阵开关是检测设备实现"松耦合"检测能力核心组件，其由检测分析仪主机内的数据库进行开关配置，检测分析仪主机根据被测对象特征，将配置信号送至信号配置箱；信号配置箱其配置箱控制器将配置数据送入到矩阵开关配置端口；信号配置箱内的矩阵开关根据配置要求进行矩阵行列交叉点切换，从而将复用线缆上的信号通过矩阵开关切换至信号采集模块，实现信号通道的路由，处理后的数据通过配置箱控制器送入到检测分析仪主机；检测分析仪主机对送入数据进行信号分析和故障处理描述，从而完成接口检测。
进一步地，所述信号配置箱包括STM32F407ZGT6主控芯片及其外围电路构成的配置箱控制器，及与配置箱控制器通信的信号配置模块，及设置于信号配置模块输入端通信的数据输入调理模块，及与信号配置模块输出端通信的数据采集处理模块，数据采集处理模块主要完成的任务是对火控系统具备有测试接口的的单体节点信号进行检测，检测信号包括火控系统单体内部的二次电源信号、提供给测角类传感器的励磁信号以及自动调炮的高低与方位主令信号等，及给配置箱控制器供电的5V转3.3V的电源模块，及与配置箱控制器通信的PC104总线；所述信号配置模块包括由两片CH446构成的两组矩阵开关，其采用大规模模拟开关阵列设备更加灵活，可针对多武器平台，具备“松耦合”的检测特点，与装备的耦合度低，检测仪对外接口与其内部的检测模块也构建“松耦合”的连接关系，通过电路中矩阵开关进行通道切换，避免固化连接关系带来的“紧耦合”，这样的设计能够不针对某型特定装备，面向的被测对象为信号，而非设备；通过获取的信号特征(接口、类型、幅值、速率等)，建立可升级的信息数据库，结合其独特的在线匹配检测手段，具备向前(已装备)、向后(在研)兼容的检测能力；所述数据输入调理模块包括滑动端与两组所述矩阵开关每一列接口连接的数字电位器；数字电位器其高端为数据输入端，所述数字电位器其高端并入两串联的稳压管组；所述稳压管组两端分别与正电源和负电源电连接，通过复用线缆将信号输入至信号配置箱，信号配置箱根据数据库中存储的信号特征，首先对开关矩阵前端的数字电位器阻值进行自动变换，使其输入电压值适配，然后根据信号特征进行矩阵开关路由，使其输入信号(列输入)与数据采集处理模块对接；所述数据采集处理模块包括同相端和反相端与两组矩阵开关的前八位行接口连接的放大器，一组所述矩阵开关其连接的所述放大器输出端接入到单刀双掷模拟开关的一输入通道；所述单刀双掷模拟开关其另一输入通道与另一组所述矩阵开关其连接的所述放大器输出端连接；所述单刀双掷模拟开关输出端接入到PC104总线；其可将列信号通过配置送入到放大器，放大器将数据送至单刀双掷模拟开关的输入通道，并可根据配置数据，选择将将相应的输出送到PC104总线；两组所述矩阵开关后八位行接口分别通过保护电阻与232接口采集处理模块、485接口采集处理模块和网络收发采集处理模块的收发端电连接；所述232接口采集处理模块、485接口采集处理模块和网络收发采集处理模块通信连接到PC104总线；两组所述矩阵开关可根据配置将对应的列信号送至指定的232接口采集处理模块、485接口采集处理模块或网络收发采集处理模块；火控系统很多采用EIA-RS-232C接口标准，但各个火控系统通信接口方式不同，既有采用3根信号线(RXD、TXD、GND)，也有采用5根信号线(RXD、TXD、RTS、CTS、GND)和7根信号线(RXD、TXD、RTS、CTS、DTR、DSR、GND)通过硬件握手进行联络与控制；所述数据采集处理模块还包括与矩阵开关行接口通信的扩展两路5线串口采集模块，扩展两路7线串口采集模块和内置5线和3线串口采集模块，其输出端接入PC104总线，两组所述矩阵开关可根据配置将对应的列信号送至指定的展两路5线串口采集模块，扩展两路7线串口采集模块和内置5线和3线串口采集模块；所述数据采集处理模块还包括模拟信号采集模块；所述模拟信号采集模块包括与矩阵开关通信的模拟端口；所述模拟端口其每路信号端电连接模拟开关一输入端；所述模拟开关输出端电连接差分放大器构成的调理模块；所述调理模块电连接到型号为ADS774构成的A/D转换器；所述A/D转换器输出端通过FIFO连接接入到PC104总线；模拟多路开关由2片ADG508组成，可以从16路单端信号或8路双端信号中任选一路，送入差分放大器构成的调理电路；差分放大器由1个运算放大器AD620以及相关的电阻组成一个标准的仪用差分放大器，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理；完成调理的数据进入模数转换电路，模数转换电路采用12位逐次逼近式A/D转换器ADS774，ADS774片内自带精密基准源，并经激光修调，具有较高的转换速率和转换精度，其转换时间仅为8.5μS；A/D转换器由程序启动，其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请；A/D变换的数据不是直接通过USB送入主机，模块中通过FIFO来缓冲数据；FIFO采用TI公司SN74V293芯片；它的容量为65536×18或131072×9，最快读写周期为6ns，可以满足高速采样数据的存储；数据采集模块有两种工作模式：单次采集模式和连续采集模式，单次采集模式一般适用于静态低速采集,例如对火控系统二次电源信号的采集处理，而连续采集模式适用于动态高速采集，例如对测角类传感器信号的采集处理；连续采集模式开始前，首先停止当前A/D转换，FIFO指针清零，设置好采样通道和速率后启动转换；CPU在A/D转换的同时异步读取数据，每次数据读取前判断FIFO状态，直至FIFO读空；数据读取时，将FIFO的半满信号作为中断信号，CPU在中断处理函数里进行数据读取；也可以每隔一段时间定时读取FIFO数据；单次采集模式相当于普通A/D卡的工作方式，CPU启动A/D转换，等待转换结束后读取数据；所述数据采集处理模块还包括多路开关和选择开关；所述多路开关数据输出端接入PC104总线；所述选择开关数据输出端通过基准源接入PC104总线；所述多路开关和选择开关输入端连接到插排，通过插排可以直接采集外部输入数据或将矩阵开关输出数据送至PC104总线；所述配置箱控制器还通信连接有I/O输入输出通道；所述I/O输入输出通道由第一光电耦合器和第二光电耦合器构成；所述第一光电耦合器输出管脚与两线远程I/O扩展模块其地址端通信；所述第二光电耦合器输入管脚与两线远程I/O扩展模块数据端通信；所述两线远程I/O扩展模块通信连接多路开关、选择开关和模拟开关控制端口和地址端口，及数字电位器使能端；所述数字电位器控制端、单刀双掷模拟开关控制端和选择端，及矩阵开关控制端和地址数据输入端接入PC104总线；所述两线远程I/O扩展模块其控制端接入PC104总线；所述数字电位器的高端，网络收发器发送和接收端，多路开关数据输入端，选择开关数据输入端，第一光电耦合器输入管脚和第二光电耦合器输出管脚。
进一步地，所述配置箱控制器还通信连接有四路RS232信号匹配电路接口，JTAG接口，两路CAN口，扩展USB接口，flash存储器，EEPROM存储器，扩展键盘接口,SP485自适应接口、四路PWM接口,OLED显示接口，状态输入检测模块和以太网模块；配置箱控制器与分析仪主机之间通信可通过rs232串口或CAN口进行通信，并预留以太网接口，也可提供无线方式通信，无线传输时采取自定义协议数据加密措施防止数据泄露。
进一步地，所述的分析仪主机包括由STM32F107CVT6处理器及其外围电路构成的主机控制器，所述主机控制器内置有配置及分析处理的数据库，所述主机控制器与配置箱控制器通信的两路CAN口、JTAG接口和以太网网络接口；所述主机控制器还通信连接有12.1寸宽温可触摸液晶屏、扩展USB接口和SD卡接口；STM32F107CVT6处理器有16个DMA直接内存访问数据流，ADC信号的处理采用了DMA模式，DMA为存储器直接访问方式，是一种高速传输操作，提供在外设和存储器之间的高速数据传输；主机控制器除了在数据传输开始和结束时做初始化和接收处理外，在传输过程中，主机控制器可以进行其他工作；因此，在大部分时间里，主机控制器输入输出都处于并行操作状态；因此，使整个系统的效率大大提高，这样便为快速、高性能的ADC提供了通道；主机控制器进行分析处理时，其能够进行通信分析，如对火控系统内部各个单体之间通信状态进行解析，当两个有关单体之间通信出现异常的时候，能够迅速找到故障点；由于火控系统在启动后和工作工作过程中均要进行信息交互，如炮长计算机向瞄准手发送火炮瞄准信息等，其信息交换采用EIA-RS-232C接口标准；分析仪主机其通信分析处理系统采用的通信检测方法如下：通过对火控各个单体正常态下的通信信息进行分析综合，生成一个通信帧波形识别数据库，在实施故障诊断时，判断RS-232C通信信道电平是否正常，同时复杂可编程数字逻辑CPLD从PC104总线接收库信息和同步时钟等信号，通过对实时得到的RS-232C信道波形进行解析，与数据库存储的通信帧波形进行匹配，对通信帧波形的计数，可判定出通信帧波形以及波特率的正确性，这种检测方法的检测深度可以到达功能板的芯片级；由于火控系统内部各个单体之间通信链路较多，为了简化操作，本发明通信状态检测采用离线检测的方式，当需要检测某电子设备的通信口时，将待检电子设备与本检测分析仪的通信端口通过复用电缆对接，按照诊断流程和操作步骤，实现通信接口的检测，例如，CPLD同步拾取信道帧波形时，对通信信道上的帧数据进行检测，CPLD以分析仪主机的OSC信号作为同步时钟，OSC信号时钟频率为15M,当接收到总线发出的开始检测命令后，不断地检测传输线，看是否有起始位到来；当收到一系列的“1”(停止位或空闲位)之后，检测到一个下跳沿，说明起始位出现，起始位经确认后，就开始分析匹配所规定的数据位和奇偶校验位以及停止位，同时开始计数；一个字符接收完毕后，CPLD继续检测传输线，监视“0”电平的到来和下一个字符的开始，直到所匹配的全部数据传送完毕，一旦计数结果异常说明数据帧波特率错误，说明被测单体功能板的串－并转换芯片或为它提供时钟的晶体工作异常；一旦检测分析出数据格式错，说明被测单体功能板的串－并转换异步串行芯片工作异常；其中，在通信分析处理过程中，CPLD除完成信道帧波形的同步与解析外，还具有地址译码、逻辑控制和整个主机工作状态显示的功能。
进一步地，所述的主电源模块包括给检测分析仪主机和信号配置箱供电的第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块和第二电源模块包括与电源接口电连接的肖特基管反向保护模块；所述肖特基管反向保护模块输出端电连接多组宽压工业隔离电源和1路正弦励磁信号源。
进一步地，所述的配置箱控制器还通信连接有24路可编程带隔离24V内的I/O输入输出通道；I/O模块提供隔离I/O输入输出，主处理芯片采用高速2线串行接口的通用远程I/O扩展芯片CH423，CH423提供8个双向输入输出引脚和16个通用输出引脚，支持输入电平变化中断；模块提供24路可编程带隔离24V内的I/O信号处理能力，提供32路TTL信号接口，所有接口均通过严格的抗干扰、抗静电、浪涌冲击测试，可在-40℃～+85℃温度范围内工作，保证系统在恶劣环境的高稳定性要求。
与现有技术相比，本发明的检测分析仪，不针对单一武器平台，其面向被测对象发生根本变化，非设备而是信号，通过检测通道接口与被测信号在线匹配的手段，结合可复用电缆实现故障在线检测，这样的设计可极大减少检测设备种类和数量，具有较高的性价比，可维护性强，携行便利，能有效提高测试诊断效率，增强部队武器装备的保障能力。
附图说明
图1为本发明的检测分析仪结构原理框图。
图2为本发明的述信号配置箱结构原理框图。
图3为本发明的配置箱控制器原理图。
图4为本发明的信号配置模块原理图。
图5为本发明的PC104总线和弯插电路原理图。
图6为本发明的数据输入调理模块电路原理图。
图7为本发明的单刀双掷模拟开关采集电路。
图8为本发明的适配通信接口采集电路。
图9为本发明的各线制扩展串口电路。
图10为本发明的模拟开关选择电路。
图11为本发明的AD输入调理模块电路。
图12为本发明的多路开关和选择开关采集电路。
图13为本发明的I/O输入输出通道电路。
图14为本发明的配置箱控制器第一部分外设电路。
图15为本发明的配置箱控制器第二部分外设电路。
图16为本发明的配置箱控制器第三部分外设电路。
图17为本发明的主机控制器原理图。
图18为本发明的配置箱控制器外设电路。
图19为本发明的数据检测分析原理框图。
图20为本发明的通信分析处理模块原理框图。
图21为本发明的主电源模块电路图。
图22为本发明的24路可编程带隔离24V内的I/O输入输出通道电路图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的检测分析仪，包括检测分析仪主机，及与检测分析仪主机通信的信号配置箱；所述检测分析仪主机和信号配置箱通过主电源模块供电；所述信号配置箱通过复用电缆与被测接口通信连接；被测接口将信号通过复用电缆送至信号配置箱，检测分析仪主机根据信号类型将配置数据送至信号配置箱，信号配置箱完成检测端口配置后，待处理信号将被送至对应的处理模块进行数据处理；完成处理后的数据被送至检测分析仪主机；检测分析仪主机对送入的数据与数据库进行对比，从而完成数据分析和故障处理描述，完成数据检测；其中，信号配置箱以有线/无线方式与现场分析仪主机进行信息交互，读取来自数据库的配置要求，进行开关阵列寻址，完成模拟信号、数字IO、10/100M以太网、CAN、RS232、RS485、随动主令等信号的自适应控制处理。
如图2所示的检测分析仪，所述信号配置箱包括配置箱控制器；所述配置箱控制器与矩阵开关配置端口通信连接，所述矩阵开关输入端通过弯插与复用线缆通信连接；所述矩阵开关输出端与信号采集模块通信连接；所述配置箱控制器通过有线通信模块或无线通信模块与检测分析仪主机通信连接；所述有线通信模块为rs232串口或can总线模块，所述无线通信模块为以太网接口模块；矩阵开关是检测设备实现"松耦合"检测能力核心组件，其由检测分析仪主机内的数据库进行开关配置，检测分析仪主机根据被测对象特征，将配置信号送至信号配置箱；信号配置箱其配置箱控制器将配置数据送入到矩阵开关配置端口；信号配置箱内的矩阵开关根据配置要求进行矩阵行列交叉点切换，从而将复用线缆上的信号通过矩阵开关切换至信号采集模块，实现信号通道的路由，处理后的数据通过配置箱控制器送入到检测分析仪主机；检测分析仪主机对送入数据进行信号分析和故障处理描述，从而完成接口检测。
如图3至图5所示，所述信号配置箱包括STM32F407ZGT6主控芯片及其外围电路构成的配置箱控制器，及与配置箱控制器通信的信号配置模块，及设置于信号配置模块输入端通信的数据输入调理模块，及与信号配置模块输出端通信的数据采集处理模块，数据采集处理模块主要完成的任务是对火控系统具备有测试接口的的单体节点信号进行检测，检测信号包括火控系统单体内部的二次电源信号、提供给测角类传感器的励磁信号以及自动调炮的高低与方位主令信号等，及给配置箱控制器供电的5V转3.3V的电源模块，及与配置箱控制器通信的PC104总线；所述信号配置模块包括由两片CH446构成的两组矩阵开关U2、U17，其采用大规模模拟开关阵列设备更加灵活，可针对多武器平台，具备“松耦合”的检测特点，与装备的耦合度低，检测仪对外接口与其内部的检测模块也构建“松耦合”的连接关系，通过电路中矩阵开关进行通道切换，避免固化连接关系带来的“紧耦合”，这样的设计能够不针对某型特定装备，面向的被测对象为信号而非设备；通过获取的信号特征(接口、类型、幅值、速率等)，建立可升级的信息数据库，结合其独特的在线匹配检测手段，具备向前(已装备)、向后(在研)兼容的检测能力；如图6所示，所述数据输入调理模块包括滑动端与两组所述矩阵开关每一列接口连接的数字电位器U3、U4、U7、U8、U11、U12、U15、U16、U18、U19、U22、U23、U25、U26、U28、U29；数字电位器其高端VW为数据输入端，所述数字电位器其高端VW并入两串联的稳压管组D1～D16；所述稳压管组D1～D16两端分别与正电源和负电源电连接，通过复用线缆将信号输入至信号配置箱，信号配置箱根据数据库中存储的信号特征，首先对开关矩阵U2、U17前端的数字电位器U3、U4、U7、U8、U11、U12、U15、U16、U18、U19、U22、U23、U25、U26、U28、U29阻值进行自动变换，使其输入电压值适配，然后根据信号特征进行矩阵开关U2、U17路由，使其输入信号(列输入)与数据采集处理模块对接；如图7所示，所述数据采集处理模块包括同相端和反相端与两组矩阵开关的前八位行接口连接的放大器U5、U6、U9、U10、U13、U14、U20和U21，一组所述矩阵开关U2其连接的所述放大器输出端接入到单刀双掷模拟开关U1(ch440)的一输入通道；所述单刀双掷模拟开关U1(ch440)其另一输入通道与另一组所述矩阵开关U17其连接的所述放大器U5、U6、U9、U10、U13、U14、U20和U21输出端连接；所述单刀双掷模拟开关U1、U17输出端接入到PC104总线；其可将列信号通过配置送入到放大器，放大器将数据送至单刀双掷模拟开关U1的输入通道，并可根据配置数据，选择将将相应的输出送到PC104总线；如图1和图8所示，两组所述矩阵开关后八位行接口分别通过保护电阻与232接口采集处理模块、485接口采集处理模块和网络收发采集处理模块的收发端电连接；所述232接口采集处理模块、485接口采集处理模块和网络收发采集处理模块通信连接到PC104总线；两组所述矩阵开关U2、U17可根据配置将对应的列信号送至指定的232接口采集处理模块、485接口采集处理模块或网络收发采集处理模块；火控系统很多采用EIA-RS-232C接口标准，但各个火控系统通信接口方式不同，既有采用3根信号线(RXD、TXD、GND)，也有采用5根信号线(RXD、TXD、RTS、CTS、GND)和7根信号线(RXD、TXD、RTS、CTS、DTR、DSR、GND)通过硬件握手进行联络与控制；如图9所示，所述数据采集处理模块还包括与矩阵开关行接口通信的扩展两路7线串口采集模块U30,及与U30通信的U31(SP3232EEN)和U32(SP3232EEN)，扩展两路5线串口采集模块U33(CH423T)，及与U33通信的U34(SP3232EEN)、U35(SP3232EEN)和U36(SP3232EEN)和内置5线和3线串口采集模块U37(SP3232EEN)和U38(SP3232EEN)，其输出端接入PC104总线，两组所述矩阵开关可根据配置将对应的列信号送至指定的展两路5线串口采集模块，扩展两路7线串口采集模块和内置5线和3线串口采集模块；如图10和图11所示，所述数据采集处理模块还包括模拟信号采集模块；所述模拟信号采集模块包括与矩阵开关通信的模拟端口；所述模拟端口其每路信号端电连接模拟开关U12、U13、U14一输入端；所述模拟开关U12、U13、U14输出端电连接差分放大器U20～U30构成的调理模块；所述调理模块电连接到型号为ADS774构成的A/D转换器(未图示)；所述A/D转换器输出端通过FIFO连接接入到PC104总线；如图10所示，模拟多路开关由多片ADG508组成，可以从16路单端信号或8路双端信号中任选一路，送入差分放大器构成的调理电路；差分放大器由1个运算放大器AD620以及相关的电阻组成一个标准的仪用差分放大器，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理；完成调理的数据进入模数转换电路，模数转换电路采用12位逐次逼近式A/D转换器ADS774，ADS774片内自带精密基准源，并经激光修调，具有较高的转换速率和转换精度，其转换时间仅为8.5μS；A/D转换器由程序启动，其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请；A/D变换的数据不是直接通过USB送入主机，模块中通过FIFO来缓冲数据；FIFO采用TI公司SN74V293芯片；它的容量为65536×18或131072×9，最快读写周期为6ns，可以满足高速采样数据的存储；数据采集模块有两种工作模式：单次采集模式和连续采集模式，单次采集模式一般适用于静态低速采集,例如对火控系统二次电源信号的采集处理，而连续采集模式适用于动态高速采集，例如对测角类传感器信号的采集处理；连续采集模式开始前，首先停止当前A/D转换，FIFO指针清零，设置好采样通道和速率后启动转换；CPU在A/D转换的同时异步读取数据，每次数据读取前判断FIFO状态，直至FIFO读空；数据读取时，将FIFO的半满信号作为中断信号，CPU在中断处理函数里进行数据读取；也可以每隔一段时间定时读取FIFO数据；单次采集模式相当于普通A/D卡的工作方式，CPU启动A/D转换，等待转换结束后读取数据；如图12所示，所述数据采集处理模块还包括多路开关CD4051和选择开关ADG408；所述多路开关U41、U42数据输出端接入PC104总线；所述选择开关ADG408数据输出端通过基准源U46、U47接入PC104总线；所述多路开关CD4051和选择开关ADG408输入端连接到插排，通过插排可以直接采集外部输入数据或将矩阵开关U2、U17输出数据送至PC104总线；如图13所示，所述配置箱控制器还通信连接有I/O输入输出通道；所述I/O输入输出通道由第一光电耦合器TLP281和第二光电耦合器TLP281构成；所述第一光电耦合器TLP281输出管脚与两线远程I/O扩展模块U38(CH423S)其地址端通信；所述第二光电耦合器TLP281输入管脚与两线远程I/O扩展模块U38(CH423S)数据端通信；所述两线远程I/O扩展模块U38(CH423S)通信连接多路开关CD4051、选择开关ADG408和模拟开关U12、U13和U14控制端口和地址端口，及数字电位器使能端；所述数字电位器控制端、单刀双掷模拟开关控制端和选择端，及矩阵开关控制端和地址数据输入端接入PC104总线；所述两线远程I/O扩展模块其控制端接入PC104总线；所述数字电位器的高端VH，网络收发器发送和接收端，多路开关数据输入端，选择开关数据输入端，第一光电耦合器输入管脚和第二光电耦合器输出管脚。
如图14至图16所示，所述配置箱控制器还通信连接有四路RS232信号匹配电路接口，JTAG接口，两路CAN口，扩展USB接口，flash存储器，EEPROM存储器，扩展键盘接口,SP485自适应接口、四路PWM接口,OLED显示接口，状态输入检测模块和以太网模块；配置箱控制器与分析仪主机之间通信可通过rs232串口或CAN口进行通信，并预留以太网接口，也可提供无线方式通信，无线传输时采取自定义协议数据加密措施防止数据泄露，其各个模块均为现有成熟模块，在此不再详述其具体电路结构和工作原理。
如图17所示，所述的分析仪主机包括由STM32F107CVT6处理器及其外围电路构成的主机控制器，所述主机控制器内置有配置及分析处理的数据库，如图18所示，所述主机控制器与配置箱控制器通信的两路CAN口、JTAG接口和以太网网络接口；所述主机控制器还通信连接有12.1寸宽温可触摸液晶屏、扩展USB接口和SD卡接口；STM32F107CVT6处理器有16个DMA直接内存访问数据流，ADC信号的处理采用了DMA模式，DMA为存储器直接访问方式，是一种高速传输操作，提供在外设和存储器之间的高速数据传输；主机控制器除了在数据传输开始和结束时做初始化和接收处理外，在传输过程中，主机控制器可以进行其他工作；因此，在大部分时间里，主机控制器输入输出都处于并行操作状态；因此，使整个系统的效率大大提高，这样便为快速、高性能的ADC提供了通道；如图19和图20所示，主机控制器进行分析处理时，其能够进行通信分析，如对火控系统内部各个单体之间通信状态进行解析，当两个有关单体之间通信出现异常的时候，能够迅速找到故障点；由于火控系统在启动后和工作工作过程中均要进行信息交互，如炮长计算机向瞄准手发送火炮瞄准信息等，其信息交换采用EIA-RS-232C接口标准；分析仪主机其通信分析处理系统采用的通信检测方法如下：通过对火控各个单体正常态下的通信信息进行分析综合，生成一个通信帧波形识别数据库，在实施故障诊断时，判断RS-232C通信信道电平是否正常，同时复杂可编程数字逻辑CPLD从PC104总线接收库信息和同步时钟等信号，通过对实时得到的RS-232C信道波形进行解析，与数据库存储的通信帧波形进行匹配，对通信帧波形的计数，可判定出通信帧波形以及波特率的正确性，这种检测方法的检测深度可以到达功能板的芯片级；由于火控系统内部各个单体之间通信链路较多，为了简化操作，本模拟多路开关通信状态检测采用离线检测的方式，当需要检测某电子设备的通信口时，将待检电子设备与本检测分析仪的通信端口通过复用电缆对接，按照诊断流程和操作步骤，实现通信接口的检测，例如，CPLD同步拾取信道帧波形时，对通信信道上的帧数据进行检测，CPLD以分析仪主机的OSC信号作为同步时钟，OSC信号时钟频率为15M,当接收到总线发出的开始检测命令后，不断地检测传输线，看是否有起始位到来；当收到一系列的“1”(停止位或空闲位)之后，检测到一个下跳沿，说明起始位出现，起始位经确认后，就开始分析匹配所规定的数据位和奇偶校验位以及停止位，同时开始计数；一个字符接收完毕后，CPLD继续检测传输线，监视“0”电平的到来和下一个字符的开始，直到所匹配的全部数据传送完毕，一旦计数结果异常说明数据帧波特率错误，说明被测单体功能板的串－并转换芯片或为它提供时钟的晶体工作异常；一旦检测分析出数据格式错，说明被测单体功能板的串－并转换异步串行芯片工作异常；其中，在通信分析处理过程中，CPLD除完成信道帧波形的同步与解析外，还具有地址译码、逻辑控制和整个主机工作状态显示的功能。
如图21所示，所述的主电源模块包括给检测分析仪主机和信号配置箱供电的第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块和第二电源模块包括与电源接口电连接的肖特基管反向保护模块；所述肖特基管反向保护模块输出端电连接多组宽压工业隔离电源和1路正弦励磁信号源；其用以产生二次电源信号，输入输出采取隔离措施，输入端采用肖特基管进行反向保护，并采用瞬态抑制器防止尖峰脉冲冲击；电源模块包含4组宽压工业隔离电源、1路正弦励磁信号输出，所有接口均通过严格的抗干扰、抗静电、浪涌冲击测试，可在-40℃～+85℃温度范围内工作，保证系统在恶劣环境的高稳定性要求。
如图22所示，所述的配置箱控制器还通信连接有24路可编程带隔离24V内的I/O输入输出通道；I/O模块提供隔离I/O输入输出，主处理芯片采用高速2线串行接口的通用远程I/O扩展芯片CH423，CH423提供8个双向输入输出引脚和16个通用输出引脚，支持输入电平变化中断；模块提供24路可编程带隔离24V内的I/O信号处理能力，提供32路TTL信号接口，所有接口均通过严格的抗干扰、抗静电、浪涌冲击测试，可在-40℃～+85℃温度范围内工作，保证系统在恶劣环境的高稳定性要求。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (7)
1.一种检测分析仪，其特征在于：包括检测分析仪主机，及与检测分析仪主机通信的信号配置箱；所述检测分析仪主机和信号配置箱通过主电源模块供电；所述信号配置箱通过复用电缆与被测接口通信连接。
2.根据权利要求1检测分析仪，其特征在于：所述信号配置箱包括配置箱控制器；所述配置箱控制器与矩阵开关配置端口通信连接，所述矩阵开关输入端通过弯插与复用线缆通信连接；所述矩阵开关输出端与信号采集模块通信连接；所述配置箱控制器通过有线通信模块或无线通信模块与检测分析仪主机通信连接；所述有线通信模块为rs232串口或can总线模块，所述无线通信模块为以太网接口模块。
3.根据权利要求1检测分析仪，其特征在于：所述信号配置箱包括STM32F407ZGT6主控芯片及其外围电路构成的配置箱控制器，及与配置箱控制器通信的信号配置模块，及设置于信号配置模块输入端通信的数据输入调理模块，及与信号配置模块输出端通信的数据采集处理模块，及给配置箱控制器供电的5V转3.3V的电源模块，及与配置箱控制器通信的PC104总线；所述信号配置模块包括由两片CH446构成的两组矩阵开关，所述数据输入调理模块包括滑动端与两组所述矩阵开关每一列接口连接的数字电位器；数字电位器其高端为数据输入端，所述数字电位器其高端并入两串联的稳压管组；所述稳压管组两端分别与正电源和负电源电连接；
所述数据采集处理模块包括同相端和反相端与两组矩阵开关的前八位行接口连接的放大器，一组所述矩阵开关其连接的所述放大器输出端接入到单刀双掷模拟开关的一输入通道；所述单刀双掷模拟开关其另一输入通道与另一组所述矩阵开关其连接的所述放大器输出端连接；所述单刀双掷模拟开关输出端接入到PC104总线；两组所述矩阵开关后八位行接口分别通过保护电阻与232接口采集处理模块、485接口采集处理模块和网络收发采集处理模块的收发端电连接；所述232接口采集处理模块、485接口采集处理模块和网络收发采集处理模块通信连接到PC104总线；所述数据采集处理模块还包括与矩阵开关行接口通信的扩展两路5线串口采集模块，扩展两路7线串口采集模块和内置5线和3线串口采集模块，其输出端接入PC104总线；所述数据采集处理模块还包括模拟信号采集模块；所述模拟信号采集模块包括与矩阵开关通信的模拟端口；所述模拟端口其每路信号端电连接模拟开关一输入端；所述模拟开关输出端电连接差分放大器构成的调理模块；所述调理模块电连接到型号为ADS774构成的A/D转换器；所述A/D转换器输出端通过FIFO连接接入到PC104总线；所述数据采集处理模块还包括多路开关和选择开关；所述多路开关数据输出端接入PC104总线；所述选择开关数据输出端通过基准源接入PC104总线；所述多路开关和选择开关输入端连接到插排；
所述配置箱控制器还通信连接有I/O输入输出通道；所述I/O输入输出通道由第一光电耦合器和第二光电耦合器构成；所述第一光电耦合器输出管脚与两线远程I/O扩展模块其地址端通信；所述第二光电耦合器输入管脚与两线远程I/O扩展模块数据端通信；所述两线远程I/O扩展模块通信连接多路开关、选择开关和模拟开关控制端口和地址端口，及数字电位器使能端；所述数字电位器控制端、单刀双掷模拟开关控制端和选择端，及矩阵开关控制端和地址数据输入端接入PC104总线；所述两线远程I/O扩展模块其控制端接入PC104总线；所述数字电位器的高端，网络收发器发送和接收端，多路开关数据输入端，选择开关数据输入端，第一光电耦合器输入管脚和第二光电耦合器输出管脚。
4.根据权利要求3检测分析仪，其特征在于：所述配置箱控制器还通信连接有四路RS232信号匹配电路接口，JTAG接口，两路CAN口，扩展USB接口，flash存储器，EEPROM存储器，扩展键盘接口,SP485自适应接口、四路PWM接口,OLED显示接口，状态输入检测模块和以太网模块。
5.根据权利要求1检测分析仪，其特征在于：所述的分析仪主机包括由STM32F107CVT6处理器及其外围电路构成的主机控制器，所述主机控制器内置有配置及分析处理的数据库，所述主机控制器与配置箱控制器通信的两路CAN口、JTAG接口和以太网网络接口；所述主机控制器还通信连接有12.1寸宽温可触摸液晶屏、扩展USB接口和SD卡接口。
6.根据权利要求1检测分析仪，其特征在于：所述的主电源模块包括给检测分析仪主机和信号配置箱供电的第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块和第二电源模块包括与电源接口电连接的肖特基管反向保护模块；所述肖特基管反向保护模块输出端电连接多组宽压工业隔离电源和1路正弦励磁信号源。
7.根据权利要求3检测分析仪，其特征在于：所述的配置箱控制器还通信连接有24路可编程带隔离24V内的I/O输入输出通道。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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