CN110474680A - 一种有源光缆通道检测控制卡以及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有源光缆通道检测控制卡及检测方法，多路模拟开关打开有源光缆第一个通道；ADC采样光接收模块的信号并进行模/数转换；CPU对采样信号进行运算；DAC对信号值进行数/模转换后输出；多路模拟开关关闭有源光缆的第一个通道，打开有源光缆的第二个通道，重复有源光缆的第一个通道的测试过程，直到测试完有源光缆的全部通道，对测试的每个通道的信号值进行判断；然后打开有源光缆的所有通道，重复以上测试过程，对所有通道的信号之和进行判断。通过对单个通道信号强度以及所有通道信号强度均进行检测，以此来准确、快速地检测光缆各个通道以及全部通道的信号强度，增加了检测的准确性与可靠度，能更加精确地控制光缆质量。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体涉及一种有源光缆通道检测控制卡以及检测方法。
背景技术
现在常见的有源光缆在装配过程中，为提高合格率，需要对光纤和光模块进行高速匹配，在高速匹配过程中因为空间限制光接收模块多个通道共用一个测试点，而没办法分别查看单个通道的信号强度，从而导致高速匹配后的有源光缆在客户应用时合格率不理想。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种有源光缆通道检测控制卡以及检测方法，在有源光缆高速匹配工序加入本控制卡，实现高速匹配时通道快速切换，并同步检测光接收模块对应通道的信号强度；检测控制卡通过CPU控制高速多路模拟开关实现频率可调的通道切换，并同时控制ADC采集当前通道的信号强度值，然后通过不同DAC通道送到显示设备上，以此来准确、快速地检测光缆各个通道以及全部通道的信号强度，能更加精确地控制光缆质量。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种有源光缆通道检测控制卡，所述光缆包括光发射模块与光接收模块，包括：
用于对光发射模块通道进行开关的多路模拟开关；
用于对光接收模块的信号进行采样的ADC；
用于对采样的信号进行运算、以及控制所述多路模拟开关的CPU；
用于对运算后的信号进行数/模转换的多个DAC；
用于开启所有通道的拨码开关；
其中，所述多路模拟开关、所述ADC、多个所述DAC、所述拨码开关分别与所述CPU连接。
优选地，还包括信号源输入端口，所述信号源输入端口与所述多路模拟开关连接，所述信号源输入端口用于接收测试信号。
优选地，还包括信号源输出端口，所述信号源输出端口与所述多路模拟开关连接，所述信号源输出端口用于输出各通道测试信号。
优选地，还包括多个测试信号输出端，多个所述监测信号输出端与多个所述DAC一一对应连接，所述监测信号输出端将对应的所述DAC输出的电信号输送到外接显示设备。
一种有源光缆通道检测方法，采用以上任意一项所述的有源光缆通道检测控制卡，包括以下步骤：
所述多路模拟开关打开所述有源光缆的第一个通道；
所述ADC采样光接收模块的信号并进行模/数转换；
所述CPU对采样信号进行运算；
所述DAC对信号值进行数/模转换后输出；
所述多路模拟开关关闭有源光缆的第一个通道，所述多路模拟开关打开所述有源光缆的第二个通道，重复所述有源光缆的第一个通道的测试过程，直到测试完所述有源光缆的全部通道；
依次快速循环所述有源光缆的每个通道的测试过程。
优选地，还包括打开所述有源光缆的所有通道，所述ADC对所述光接收模块的信号进行采样并进行模数转/换，所述CPU对采样信号进行运算，所述DAC对信号值进行数/模转换后输出。
优选地，所述CPU对所述采样信号进行运算，包括对所述采样信号取平均值。
本发明的有益效果是：在有源光缆高速匹配工序加入本检测控制卡，检测控制卡通过CPU控制高速多路模拟开关实现频率可调的通道切换，并同时控制ADC采集当前通道的信号强度值，然后通过DAC的不同输出通道送到显示设备上。实现高速匹配时对通道快速切换，并同步检测光接收模块对应单个通道的信号强度，可通过显示设备同时对各个通道的信号强度进行显示；测试完所有单个通道的信号强度后再同时打开所有通道，对整个光缆的信号强度之和再进行检测，通过对单个通道信号强度以及所有通道信号强度均进行检测，以此来准确、快速地检测光缆各个通道以及全部通道的信号强度，增加了检测的准确性与可靠度，能更加精确地控制光缆质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图；
图2为本发明CPU接线A图；
图3为本发明CPU接线B图；
图4为本发明CPU启动电路图；
图5为本发明第一个多路模拟开关接线图；
图6为本发明第二个多路模拟开关接线图；
图7为本发明DAC电路原理图；
图8为本发明拨码开关接线图；
图9为本发明信号源输入端口接线图；
图10为本发明信号源输出端口接线图；
图11为本发明时钟电路原理图；
图12为本发明复位电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本实施例以对四个通道的有源光缆测试作为示例。
如图1所示为本实施例的有源光缆通道检测控制卡的结构示意框图，所述光缆包括光发射模块与光接收模块，所述检测控制卡包括PCB以及设置在PCB上的以下组成部分：
用于对光发射模块通道进行开关的多路模拟开关，本实施例采用了两个互补金属氧化物半导体(CMOS)开关TMUX1511,各控制两个光通道的开通与关闭；
用于对光接收模块的信号进行采样的ADC，ADC输出端连接CPU，ADC输入端连接测试探针，测试探针连接光接收模块，用于接收光接收模块对应通道的信号；
用于对采样的信号进行运算、以及控制所述多路模拟开关的CPU，CPU采用型号STM32F103VET6，CPU控制所述多路模拟开关各个通道的开启与关闭，并对一个采样周期的信号值求平均值，并输出；
用于对运算后的信号进行数/模转换的多个DAC,DAC采用MCP4728芯片实现数/模转换，DAC的输入连接CPU，每一个DAC的输出连接一个外接的数显电压表，经CPU运算后的信号强度值经过DAC进行数/模转换后输出到电压表，电压表显示对应通道的实时信号强度值(以电压的方式显示)；
用于开启所有通道的拨码开关，拨码开关按下的同时，光发射模块的全部通道同时打开，此时光接收模块接收到全部通道的信号值，同样的测试探针采样到的信号强度为全部通道信号强度的总和，对应的每个数显电压表显示的值为所有通道的信号强度值的总和；
其中，所述多路模拟开关、所述ADC、多个所述DAC、所述拨码开关分别与所述CPU连接，整个检测控制卡通过USB接口与外部电源连接。
本实施例中，检测控制卡上还设有信号源输入端口，所述信号源输入端口与所述多路模拟开关连接，所述信号源输入端口用于接收测试信号。检测控制卡上还设有信号源输出端口，所述信号源输出端口与所述多路模拟开关连接，所述信号源输出端口用于输出各通道测试信号。信号源输入端口与信号源输出端口均采用HDMI接口。
优选地，还包括多个测试信号输出端，多个所述监测信号输出端与多个所述DAC一一对应连接，所述监测信号输出端将对应的所述DAC输出的电信号输送到外接显示设备，例如输送到外接的数显电压表。
如图2～图12所示，涉及的主要电路如下所述：
CPU采用STM32F103VET6芯片来实现，多路模拟开关采用两个型号为TMUX1511的CMOS开关各控制两个通道的开通与关闭，其中第一个多路模拟开关控制第一个通道SEL1和第二个通道SEL2，第二个多路模拟开关控制第三个通道SEL3与第四个通道SEL4。CPU与多路模拟开关的接线方式，包括STM32F103VET6的：PA0引脚连接第一个TMUX1511的SEL1引脚以及SEL2引脚，PA1引脚连接第一个TMUX1511的SEL3引脚以及SEL4引脚，PA2引脚连接第二个TMUX1511的SEL1引脚以及SEL2引脚，PA3引脚连接第二个TMUX1511的SEL3引脚以及SEL4引脚。
多路模拟开关与信号源输入端口HDMI-IN、信号源输出端口HDMI-OUT的接线方式，包括第一个TMUX1511的：S1引脚连接HDMI-IN的DATA2-针脚，S2引脚连接HDMI-IN的DATA2+针脚，S3引脚连接HDMI-IN的DATA0+针脚，S4引脚连接HDMI-IN的DATA0-针脚,D1引脚连接HDMI-OUT的X_DATA2-针脚，D2引脚连接HDMI-OUT的X_DATA2+针脚，D3引脚连接HDMI-OUT的X_DATA0+针脚,D4引脚连接HDMI-OUT的X_DATA0-针脚；第一个TMUX1511的SEL1引脚与SEL2引脚短接，SEL1引脚串联一个下拉电阻R32后接地，S1引脚串联下拉电阻R37后接地，S2引脚串联电阻R35后与3.3V电源连接，GND引脚接地，S3引脚串联电阻R27后与3.3V电源连接，SEL4引脚与SEL3引脚短接，S4引脚串联下拉电阻R29后接地，VDD引脚连接到+5V电源，VDD引脚还与电容C31串联后接地。
多路模拟开关与信号源输入端口HDMI-IN、信号源输出端口HDMI-OUT的接线方式，还包括第二个TMUX1511的：S1引脚连接HDMI-IN的DATA1+针脚，D1引脚连接HDMI-OUT的X_DATA1+针脚，S2引脚连接HDMI-IN的DATA1-针脚，D2引脚连接HDMI-OUT的X_DATA1-针脚，S3引脚连接HDMI-IN的CLK-针脚，D3引脚连接HDMI-OUT的X_CLK-针脚，S4引脚连接HDMI-IN的CLK+针脚，D4引脚连接HDMI-OUT的X_CLK+针脚。第二个TMUX1511的SEL1引脚与SEL2引脚短接，SEL1引脚串联下拉电阻R44后接地，S1引脚串联电阻R49后与3.3V电源连接，S2引脚串联下拉电阻R51后接地，GND引脚接地，S3引脚串联下拉电阻R43后接地，S4引脚串联电阻R41后与3.3V电源连接，VDD引脚连接到+5V电源，VDD引脚还与电容C42串联后接地。
本实施例的ADC采用STM32F103VET6内设的ADC模块，STM32F103VET6的PA6引脚连接用于检测有源光缆信号的测试探针。PA7引脚作为备用的ADC输入引脚，也可实现与PA6引脚同样的功能。
本实施例的DAC使用MCP4728芯片来实现，STM32F103VET6的PB8引脚连接MCP4728的LDAC引脚，STM32F103VET6的PB6引脚连接MCP4728的DAC_SCL引脚，STM32F103VET6的PB7引脚连接MCP4728的DAC_SDA引脚；MCP4728的VDD引脚接+5V电源，MCP4728的SCL引脚串联电阻R20后连接VDD引脚，MCP4728的SDA引脚串联电阻R19后连接VDD引脚，MCP4728的VDD引脚分别与电容C1、电容C2串联后接地，MCP4728的VSS引脚接地；MCP4728的VOUTA引脚、VOUTB引脚、VOUTC引脚、VOUTD引脚分别作为四路测试信号输出端并分别与四个电压表连接。
拨码开关S1采用具有至少四副联动触点的常开开关，其1、2、3、4引脚为其常开触点的一侧，其5、6、7、8引脚为其常开触点的另一侧。STM32F103VET6的PE2引脚、PE3引脚、PE4引脚、PE5引脚分别连接拨码开关S1的5、6、7、8引脚，拨码开关的1、2、3、4引脚短接后与3.3V电源连接。拨码开关的5、6、7、8引脚分别与电阻R9、R10、R11、R12串联后接地。当按下拨码开关使其常开触点闭合后，STM32F103VET6的PE2引脚、PE3引脚、PE4引脚、PE5引脚上电。
STM32F103VET6还设有外围电路，例如时钟电路、复位电路、芯片启动电路等，此为现有技术，在此仅做简单概述。时钟电路包括并联在STM32F103VET6的OSC_IN引脚与OSC_OUT引脚之间的晶体振荡器Y2，晶体振荡器Y2的两端分别并联电容C18与电容C23后接地。复位电路设计如下：采用STM32F103VET6的NRST引脚与电阻R23串联后连接3.3V电源，NRST引脚与按钮开关K1串联后接地，按钮开关K1并联电容C29。芯片启动电路设计如下：STM32F103VET6的BOOT0引脚与电阻R21串联后连接3.3V电源，BOOT0引脚与电阻R24串联后接地；STM32F103VET6的BOOT1引脚与电阻R22串联后连接3.3V电源，BOOT1引脚与电阻R25串联后接地；通过设置BOOT0引脚与BOOT1引脚的电平高低可设置STM32F103VET6的启动方式，例如当BOOT0引脚为低电平时，系统从内部闪存启动。STM32F103VET6的VBAT引脚、VDD_1引脚、VDD_2引脚、VDD_3引脚、VDD_4引脚、VDD_5引脚短接，VDD_5引脚连接3.3V电源，VDD_5引脚串联电感L1与电容C22后接地，电容C22并联电容C24，VDDA引脚、VREF+引脚均与电感L1与电容C22的公共节点连接；VDD_5引脚与电容C4串联后接地，电容C4上还并联有电容C8、电容C9、电容C19、电容C20、电容C21。
本实施例还包括电源转换电路，将USB提供的3.3V电源转换成+5V电源，为检测控制卡的DAC以及多路虚拟开关供电。
一种有源光缆通道检测方法，采用以上所述的有源光缆通道检测控制卡，检测方法包括以下步骤：
通过信号源输入端口连接信号源与检测控制卡、通过信号源输出端口连接检测控制卡与有源光缆的光发射模块，测试探针的输出端与检测控制卡上的CPU进行连接，测试探针的检测端与有源光缆的光接收模块连接，有源光缆的光接收模块连接显示器；
通过USB为检测控制卡上电，打开信号源与显示器；
信号源传输信号到检测控制卡上多路模拟开关的输入端，多路模拟开关接通第一个通道，将接通状态的信号传输给有源光缆的光发射模块，测试探针检测有源光缆的光接收模块的测试点(因为空间限制，多个通道共用一个测试点)，将测到的信号送到检测控制卡上；
通过检测控制卡上的ADC进行模/数转换；
再经过CPU对采样周期内的信号值进行取平均值等运算；
将运算后的信号值通过DAC芯片进行数/模转换，然后传输到第一个通道对应的电压表(第一个电压表)上显示出来，此时显示器显示的也是第一通道传输的信号；
所述多路模拟开关关闭第一个通道，所述多路模拟开关打开第二个通道，重复第一个通道的测试过程，直到测试完所述多路模拟开关的全部通道的信号强度，四个电压表实时显示对应的单个通道的信号值；
依次快速循环所述多路模拟开关每个通道的测试过程；因为在匹配的过程中，操作人员会对有源光缆进行调节，所以在调节的过程中四个电压表上显示的值是变化的。当调整结束后，电压表显示的值稳定后，对每个通道的值进行判断，即可根据预先指定的标准判断正在进行测试的有源光缆各个通道的信号强度是否合格。
当对每个单个通道的信号值进行测试完成后，所述多路模拟开关打开所有通道，此时测试探针对光接收模块进行采样的信号为所有通道的信号值之和，所述ADC对采样的信号进行模/数转换，所述CPU对采样信号进行取平均值等运算，所述DAC对运算后的数据进行数/模转换后输出到电压表，此时所有电压表显示的数值一致，此数值为所有通道的信号值的总和，显示器显示的也是所有通道传输的完整的信号；然后根据预先指定的标准判断所有通道的信号值的总和是否合格。
在有源光缆高速匹配工序加入本检测控制卡，检测控制卡通过CPU控制高速模拟开关实现频率可调的通道切换，并同时控制ADC采集当前通道的信号强度值，然后通过DAC的不同输出通道送到显示设备上。实现高速匹配时对通道快速切换，并同步检测光接收模块对应单个通道的信号强度，可通过显示设备同时对各个通道的信号强度进行显示；测试完所有单个通道的信号强度后再同时打开所有通道，对整个光缆的信号强度之和再进行检测，通过对单个通道信号强度以及所有通道信号强度均进行检测，以此来准确、快速地检测光缆各个通道以及全部通道的信号强度，增加了检测的准确性与可靠度，能更加精确地控制光缆质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种有源光缆通道检测控制卡，所述光缆包括依次连接的光发射模块、光跳线与光接收模块，其特征在于，包括：
用于对光发射模块通道进行开关控制的多路模拟开关；
用于对光接收模块的信号进行采样的ADC；
用于对采样的信号进行运算、以及控制所述多路模拟开关的CPU；
用于对运算后的信号进行数/模转换的多个DAC；
用于开启所有通道的拨码开关；
其中，所述多路模拟开关、所述ADC、多个所述DAC、所述拨码开关分别与所述CPU连接。
2.根据权利要求1所述一种有源光缆通道检测控制卡，其特征在于，还包括信号源输入端口，所述信号源输入端口与所述多路模拟开关连接，所述信号源输入端口用于接收测试信号。
3.根据权利要求1所述一种有源光缆通道检测控制卡，其特征在于，还包括信号源输出端口，所述信号源输出端口与所述多路模拟开关连接，所述信号源输出端口用于输出各通道测试信号。
4.根据权利要求1所述一种有源光缆通道检测控制卡，其特征在于，还包括多个测试信号输出端，多个所述监测信号输出端与多个所述DAC一一对应连接，所述监测信号输出端将对应的所述DAC输出的电信号输送到外接显示设备。
5.一种有源光缆通道检测方法，采用权利要求1～4任意一项所述的有源光缆通道检测控制卡，其特征在于，包括以下步骤：
所述多路模拟开关打开所述有源光缆第一个通道；
所述ADC采样所述光接收模块的信号并进行模/数转换；
所述CPU对采样信号进行运算；
所述DAC对信号值进行数/模转换后输出；
所述多路模拟开关关闭所述有源光缆的第一个通道，打开所述有源光缆的第二个通道，重复所述有源光缆的第一个通道的测试过程，直到测试完所述有源光缆的全部通道；
依次循环所述有源光缆每个通道的测试过程。
6.根据权利要求5所述一种有源光缆通道检测方法，其特征在于，还包括打开所述有源光缆的所有通道，所述ADC对光接收模块的信号进行采样并进行模数转/换，所述CPU对采样信号进行运算，所述DAC对信号值进行数/模转换后输出。
7.根据权利要求6所述一种有源光缆通道检测方法，其特征在于，所述CPU对所述采样信号进行运算，包括对所述采样信号取平均值。
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