CN113804992A - 一种测试功能模块、多功能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种测试功能模块、多功能测试系统及方法。包括：第一FPGA单元及多个功能电路单元；所述第一FPGA单元通过与所述多个功能电路单元相连；所述多个功能电路单元间的功能完全相同或部分相同或者完全不同；所述第一FPGA单元接收配置程序，根据所述配置程序对公共资源进行配置，以对所述功能模块的功能进行定义，并通过配置程序配置资源，控制功能电路进行工作，使得测试功能模块工作于配置程序对应的工作模式，可同时实现多种测量功能，且实现了功能的软件可定义。不仅节约成本、节约仪器空间，且可根据用户需求实现功能自定义。

Description

一种测试功能模块、多功能测试系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及测试仪器技术领域，尤其涉及一种测试功能模块、多功能测试系统及方法。

背景技术

在信号或系统测试过程中往往会用到多种测量参数才能得到较为准确的结论，例如：使用示波器测试时域参数，使用频谱仪测试频域参数，使用信号源辅助测试系统的特性等。

目前，在实际测试过程中通常采用三种测试方式：一种是同时利用多台单一功能的仪器，这种方式中，虽然每台仪器性能指标很高，但是对于试验台或测试台，多台仪器会造成仪器堆叠、空间挤压的情况，对于户外使用仪器的用户，携带多种仪器会造成极大的不便。第二种是采用将多种测量功能集成在一个硬件平台中，但是是以某个功能为主，其他功能为辅的模式，辅助功能由于性能指标的限制，通常满足不了用户的测试需求。第三种采用“标准机箱+多功能子卡”形成的多功能测量仪器，用户可以根据自己的需要选购不同的功能子卡，搭建一个具有多功能的测试测量仪器，然而该种方式由于机箱是标准化设计，存在空间限制，使得功能子模块的性能指标一般不会太高，且功能子模块的功能单一，一定程度上也满足不了用户的测试需求。

发明内容

本发明实施例提供一种测试功能模块、多功能测试系统及方法，可以同时实现多种测量功能，且实现了功能的软件可定义。不仅节约成本、节约仪器空间，且可根据用户需求实现功能自定义。

第一方面，本发明实施例提供了一种测试功能模块，包括：第一FPGA单元及多个功能电路单元；

所述第一FPGA单元通过与所述多个功能电路单元相连；所述多个功能电路单元间的功能完全相同或者部分相同或者完全不同；

所述第一FPGA单元接收配置程序，根据所述配置程序对公共资源进行配置，以对所述功能模块的功能进行定义；并根据所述配置程序对应的逻辑控制至少一个功能电路单元工作，使得所述测试功模块能模块工作于所述配置程序对应的功能模式下。

进一步地，还包括：存储器；所述存储器与所述第一FPGA单元相连；用于存储所述功能模块工作于各功能模式的数据。

进一步地，所述功能模块用于时域测量、频域测量及混合域测量。

进一步地，所述功能模块支持示波器功能、信号源功能、频谱分析功能、任意波发生器功能、函数源功能、噪声源功能、眼图仪功能、电压表功能、协议分析仪功能、频率计功能、时域反射功能、矢量信号源功能、电源分析仪功能、环路测试仪功能以及各功能的任意组合。

第二方面，本发明实施例还提供了一种多功能测试系统，包括：第二FPGA单元及多个功能模块连接器；

所述多个功能模块连接器与所述第二FPGA单元相连；所述功能模块连接器用于连接本发明实施例所述的测试功能模块；

所述第二FPGA单元用于将配置程序发送至所述功能模块，使得所述功能模块根据所述配置程序进行资源配置，使得所述系统工作于功能模式下。

进一步地，还包括：存储器和处理器；

所述存储器与所述处理器相连；所述处理器与所述第二FPGA单元相连；

所述存储器用于存储功能模式对应的软件程序；所述处理器用于运行所述软件程序，以生成配置程序。

进一步地，所述第二FPGA单元用于当检测到至少一个功能模块连接器接入功能模块时，根据各功能模块支持的功能确定功能模式；

所述处理器用于运行功能模式对应的软件程序，生成配置程序；并将所述配置程序通过所述第二FPGA单元发送至对应的功能模块中，以配置功能模块的功能；使得所述系统工作于所述功能模式下。

进一步地，所述功能模块连接器包括通信接口。

进一步地，还包括：交互模块；所述交互模块用于显示功能组合模式，并确定用户对功能组合模式的选择操作。

第三方面，本发明实施例还提供了一种多功能测试方法，包括：

检测到至少一个功能模块接入时，获取所述至少一个测试功能模块支持的功能；

根据各功能模块支持的功能确定功能模式；

获取用户选择的功能模式对应的软件程序；

运行所述软件程序，生成配置程序

将所述配置程序发送至功能模式对应的功能模块中，使得所述测试功能模块根据所述配置程序对公共资源进行配置及控制至少一个功能电路单元工作，使得系统于所述功能模式下进行测量工作。

进一步地，获取所述至少一个测试功能模块支持的功能，包括：

识别所述至少一个测试功能模块的类型信息；

根据所述类型信息确定所述至少一个测试功能模块支持的功能。

进一步地，识别所述至少一个功能模块的类型信息，包括：

识别所述至少一个功能模块的编码信息；

根据所述编码信息确定类型信息。

本发明实施例提供的测试功能模块，包括：第一FPGA单元及多个功能电路单元；第一FPGA单元通过与多个功能电路单元相连；多个功能电路单元间的功能完全相同或部分相同或者完全不同；第一FPGA单元接收配置程序，根据配置程序对公共资源进行配置，以对功能模块的功能进行定义；并根据配置程序对应的逻辑控制至少一个功能电路工作，使得测试功模块能模块工作于配置程序对应的功能模式下。通过配置程序配置资源，控制功能电路进行工作，使得测试功能模块工作于配置程序对应的工作模式，使得功能模块可同时实现多种测量功能，且实现了功能的软件可定义。不仅节约成本、节约仪器空间，且可根据用户需求实现功能自定义。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种测试功能模块的结构示意图；

图2是本发明实施例一中的一种时域测试功能模块的示例图；

图3是本发明实施例一中的一种频域测试功能模块的示例图；

图4是本发明实施例二中的一种多功能测试系统的结构示意图；

图5是本发明实施例三中的一种多功能测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种测试功能模块的结构示意图，如图1所示，该测试功能模块包括：第一FPGA单元110及多个功能电路单元120；

第一FPGA单元110与多个功能电路单元120相连；多个功能电路单元120间的功能相同或者部分相同或者完全不同。第一FPGA单元110接收配置程序，根据配置程序对公共资源进行配置，以对功能模块的功能进行定义，并根据配第一FPGA单元110用于根据配置程序对公共资源进行配置，并根据配置程序控制至少一个功能电路单元120工作，使得测试功模块能模块工作于配置程序对应的功能模式下。

其中，功能电路单元120可以是示波器功能电路单元、信号源功能电路单元、频谱分析功能电路单元、任意波发生器功能电路单元、函数源功能电路单元、噪声源功能电路单元、眼图仪功能电路单元、电压表功能电路单元、协议分析仪功能电路单元、频率计功能电路单元、时域反射功能电路单元、矢量信号源功能电路单元、电源分析仪功能电路单元、环路测试仪功能电路单元等。多个功能电路单元120间的功能可以相同或者部分相同或者完全不同，例如，在一个测试功能模块中包括两个示波器功能电路单元及3个信号源功能电路单元。

其中，配置程序中包含功能模式信息及各功能的等级信息。功能模式信息可以是一种功能模式或者几种功能模式的组合。功能的等级信息可以由参数指标来确定。如：2通道高端示波器。

示例性的，根据配置程序对公共资源进行配置的方式可以是：若配置程序为示波器和信号源的混合程序，则该功能模块就可同时实现示波器和信号源功能，此时两种功能共享公共资源，当两种功能的公共资源不足时，公共电路可以基于配置程序配置资源，例如：配置示波器为最高占用公共资源的高端仪器，信号源为低端仪器；或者示波器为低端，信号源为高端；或者两者平均分配资源。

可选的，第一FPGA单元110上还设置了通信接口，用于数据的传输。通信接口可以包括GTH高速接口和LVDS IO接口。

可选的，如图1所示，该测试功能模块还包括：时钟电路130。时钟电路130用于接收外部的时钟信号，并将时钟信号发送至各功能电路单元120，即时钟电路130用于给各功能电路单元120提供时钟信号。

可选的，如图1所示，该测试功能模块还包括存储器140；存储器140与第一FPGA单元110相连，用于存储测试功能模块工作于各功能模式下的数据。

本实施例中，第一FPGA单元110与各功能电路单元120之间通过数/模转换单元或者模/数转换单元连接。

本实施例中，测试功能模块支持示波器功能、信号源功能、频谱分析功能、任意波发生器功能、函数源功能、噪声源功能、眼图仪功能、电压表功能、协议分析仪功能、频率计功能、时域反射功能、矢量信号源功能、电源分析仪功能、环路测试仪功能以及各功能的任意组合。该测试功能模块可应用于时域测量、频域测量或者混合域测量领域中。其中，混合域可以理解为时域、频域和其他域的混合。

以测试功能模块应用于时域测量领域为例，如图2所示，该时域测试功能模块包括一个第一FPGA单元、2通道示波器模拟电路、2通道信号源模拟电路、1通道MDO电路及DDR存储器，本实施例中，测量功能、各测量功能的性能指标由用户根据需求进行选择，此处只是举例，不做限定。2通道示波器模拟电路及MDO电路通过模/数转化单元(ADC)与第一FPGA单元相连，2通道信号源模拟电路通过数模转换单元(DAC)与第一FPGA单元相连。2通道示波器和2通道信号源共用FPGA单元和DDR存储器。由于第一FPGA单元资源和DDR存储资源的限制，该时域测试功能模块可能无法支持2通道示波器和2通道信号源同时运行在最高端模式，为了支持高端示波器和高端信号源功能，需要根据用户的选择，对测试功能模块支持的功能进行定义。

示例性的，该时域测量功能模块可以配置的功能模式包括如下模式：

模式一：2通道高端示波器；

模式二：2通道AWG信号源；

模式三：2通道高端示波器+2通道AFG信号源；

模式四：2通道简易示波器(功能裁剪后)+2通道AWG信号源+2通道AFG信号源；

模式五：1通道高端示波器+1通道MDO+2通道AFG信号源等。

此处不再一一例举。

本实施例中，功能模式的设置可以根据功能模块中包含的功能电路单元以及FPGA单元资源和DDR存储资源来确定，此处举出的几种功能模式不是对该时域测量功能模块支持的功能的限定。

示例性的，图3是本发明实施例中的一种频域测试功能模块的示例图。如图3所示，该频域测试功能模块包括一个第一FPGA单元、2通道频谱分析模拟电路、1通道射频信号源模拟电路及DDR存储器。其中2通道频谱分析模拟电路通过ADC与第一FPGA单元相连，射频信号源模拟电路通过DAC与第一FPGA单元相连。2通道的频谱分析模拟电路和射频信号源模拟电路共用FPGA单元和DDR存储器。由于FPGA单元资源和DDR存储资源的限制，需要根据用户的选择对功能模块支持的功能进行定义。

该频域测量功能模块可以配置的功能模式包括：

模式一：1通道射频源；

模式二：1通道频谱仪；

模式三：频域综测仪；

模式四：网络分析仪等。此处不再一一例举。

本实施例中，功能模式的设置可以根据功能模块中包含的功能电路单元以及FPGA单元资源和DDR存储资源来确定，此处举出的几种功能模式不是对该频域测量功能模块支持的功能的限定。

本实施例公开的测量功能模块不限于上述两种类型，例如测量功能模块包含的功能电路单元可以是：a通道的示波器模拟电路+b通道的信号源模拟电路+c通道的频谱分析电路，其中a，b和c为大于或者等于0的正整数，a、b和c分别取不同的值，就可以获得不同的测量功能模块。

本发明实施例提供的测试功能模块，包括：第一FPGA单元及多个功能电路单元；第一FPGA单元通过与多个功能电路单元相连；第一FPGA单元上设置有控制信号传输接口；多个功能电路单元间的功能相同或者不同；第一FPGA单元通过控制信号传输接口接收配置程序，并根据配置程序对应的逻辑控制至少一个功能电路工作，使得测试功模块能模块工作于配置程序对应的功能模式下。通过配置程序控制功能电路进行工作，使得测试功能模块工作于配置程序对应的工作模式，使得功能模块可同时实现多种测量功能，且实现了功能的软件可定义。不仅节约成本、节约仪器空间，且可根据用户需求实现功能自定义。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种多功能测试系统的结构示意图。如图4所示，该系统包括：存储器201、处理器202、第二FPGA单元203及多个功能模块连接器204；

其中，存储器201与处理器202相连；处理器202与第二FPGA单元203相连；多个功能模块连接器204与第二FPGA单元203相连。

存储器201用于存储功能模式对应的软件程序；处理器202用于运行软件程序，以生成配置程序；第二FPGA单元203用于将配置程序发送至功能模块连接器204上连接的功能模块，使得测试功能模块根据所述配置程序进行资源配置，使得系统工作于一种功能模式下。

当第二FPGA单元203检测到至少一个功能模块连接器204接入功能模块时，识别接入的功能模块的类型信息；根据类型信息确定功能模块支持的功能；根据各功能模块支持的功能确定功能模式。

处理器202运行功能模式对应的软件程序，生成配置程序；并将配置程序通过第二FPGA单元203发送至对应的功能模块中，使得测试功能模块根据配置程序进行资源配置；使得系统工作于功能模式下。

该系统采用“1个数字板+N个功能模块”的形式，可以实现时域工作站、频域工作站和混合域工作站的功能，各类工作站又包含多种测试测量功能。

其中，功能模块连接器包括通信接口。通信接口可以是GTH高速接口和LVDS IO接口。存储器201可以包括DDR内存、Flash内存及eMMC内存。

可选的，系统还包括：时钟电路205；时钟电路205用于对接入的功能模块提供时钟信号。

可选的，该系统还包括：通信模块206；通信模块206用于接收用户上传或发送的软件程序。

可选的，系统还包括：交互模块207；交互模块207用于显示功能组合模式，并确定用户对功能组合模式的选择操作。

示例性的，假设多功能测试系统接入了四个上述实施例所述的时域测量功能模块，那么系统共有8个示波器通道和8个信号源通道。由于每个子卡都支持独立配置工作模式，那么系统可以支持的工作模式非常多，比如包括：

(1)、模式一：8通道高端示波器；

(2)、模式二：8通道AWG信号源；

(3)、模式三：2通道高端示波器+6通道AWG信号源；

(4)、模式四：4通道高端示波器+4通道AWG信号源；

(5)、模式五：8通道高端示波器+8通道AFG信号源；

(6)、模式六：8通道简易示波器+8通道AWG信号源；

(7)、模式七：8通道简易示波器+8通道AWG信号源+8通道AFG信号源；

(8)、模式八：4通道高端示波器+4通道MDO+8通道AFG信号源等。

此处不一一例举。

示例性的，假设多功能测试系统接入了四个上述实施例所述的频域测量功能模块，由于支持每个子卡独立配置工作模式，频域工作站能够支持的工作模式也会非常多，具体支持的工作模式与上述确定的方式类似，此处不再举例。

示例性的，假设多功能测试系统接入了两个上述实施例所述的时域测量功能模块和两个上述实施例所述的频域测量功能模块。则可以配置的工作模式可以是：

(1)、第一个时域测量功能模块配置成“2通道高端示波器”；

(2)、第二个时域测量功能模块配置成“2通道AWG信号源+AFG信号源”；

(3)、第三个频域测量功能模块配置成“1个频谱仪”；

(4)、第四个频域测量功能模块配置成“1个射频信号源”。

在这样配置模式下，可以同时测试时域信号收发和频域信号收发，基本上可以满足大多数客户日常的测试测量需求。而且还可以根据用户的需要，重新定义仪器功能，比如可以将集成有“2个时域测量功能模块和2个频域测量功能模块”的混合域测量系统的功能配置成一种新的工作模式，如下：

(1)、4通道高端示波器；

(2)、4通道AFG信号源；

(3)、1台网络分析仪。

本实施例提供的多功能测试系统，包括：包括第二FPGA单元及多个功能模块连接器；多个功能模块连接器与第二FPGA单元相连；功能模块连接器用于连接测试功能模块；第二FPGA单元用于将配置程序发送至测试功能模块，使得测试功能模块根据配置程序进行资源配置，使得系统工作于功能模式下。在系统中接入不同的功能模块，使得系统实现不同的测量功能。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种多功能测试方法的流程图。以上述实施例为基础，该方法由上述实施例所述的多功能测试系统执行。如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤510，检测到至少一个功能模块接入时，获取至少一个测试功能模块支持的功能。

具体的，获取至少一个测试功能模块支持的功能的方式可以是：识别至少一个测试功能模块的类型信息；根据类型信息确定至少一个测试功能模块支持的功能。

其中，识别至少一个功能模块的类型信息的方式可以是，识别至少一个功能模块的编码信息；根据编码信息确定类型信息。

本实施例中，功能模块在出厂时会进行编码，编码信息和类型信息具有一一对应的关系，系统根据读取到编码信息即可获得功能模块的类型信息。

步骤520，根据各功能模块支持的功能确定功能模式。

本实施例中，预先设置功能模块的类型信息和其支持的功能的对应关系，例如，可以预先建立映射表。系统根据类型信息去映射表中查找功能模块支持的功能。

本实施例中，在确定了功能模式后，可以将各种功能模式显示出来，以供用户选择。

步骤530，获取用户选择的功能模式对应的软件程序。

本实施例中，系统的存储器中存储了各种功能模式对应的软件程序。这些软件程序是由技术人员预先开发并加载至系统中的。

步骤540，运行软件程序，生成配置程序。

步骤550，将配置程序发送至功能模式对应的测试功能模块中，使得测试功能模块根据配置程序对公共资源进行配置及控制至少一个功能电路单元工作，使得系统于功能模式下进行测量工作。

本实施例的技术方案，检测到至少一个测试功能模块接入时，获取至少一个测试功能模块支持的功能，并根据各功能模块支持的功能确定功能模式；获取用户选择的功能模式对应的软件程序；运行软件程序，生成配置程序；将配置程序发送至功能模式对应的功能模块中，使得测试功能模块根据配置程序对公共资源进行配置及控制至少一个功能电路单元工作，使得系统于功能模式下进行测量工作。可以实现多种功能的测量。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种测试功能模块，其特征在于，包括：第一FPGA单元及多个功能电路单元；

所述第一FPGA单元与所述多个功能电路单元相连；所述多个功能电路单元间的功能完全相同或部分相同或者完全不同；

所述第一FPGA单元接收配置程序，所述第一FPGA单元用于根据所述配置程序对公共资源进行配置，并根据所述配置程序控制至少一个功能电路单元工作，使得所述测试功能模块工作于所述配置程序对应的功能模式下。

2.根据权利要求1所述的测试功能模块，其特征在于，还包括：存储器；所述存储器与所述第一FPGA单元相连，用于存储所述测试功能模块工作于各功能模式的数据。

3.根据权利要求1所述的测试功能模块，其特征在于，所述测试功能模块用于时域测量、频域测量或混合域测量。

4.根据权利要求1所述的测试功能模块，其特征在于，所述功能电路单元支持如下功能中的至少一项：示波器功能、信号源功能、频谱分析功能、任意波发生器功能、函数源功能、噪声源功能、眼图仪功能、电压表功能、协议分析仪功能、频率计功能、时域反射功能、矢量信号源功能、电源分析仪功能、环路测试仪功能。

5.一种多功能测试系统，其特征在于，包括：第二FPGA单元及多个功能模块连接器；

所述多个功能模块连接器与所述第二FPGA单元相连；所述功能模块连接器用于连接权利要求1-4任一所述的测试功能模块；

所述第二FPGA单元用于将配置程序发送至所述测试功能模块，使得所述测试功能模块根据所述配置程序进行资源配置，使得所述系统工作于功能模式下。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：存储器和处理器；

所述存储器与所述处理器相连；所述处理器与所述第二FPGA单元相连；

所述存储器用于存储功能模式对应的软件程序；所述处理器用于运行所述软件程序，以生成配置程序。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二FPGA单元用于在检测到至少一个测试功能模块接入功能模块连接器时，根据测试功能模块支持的功能确定功能模式；

所述处理器用于运行功能模式对应的软件程序，生成配置程序；并将所述配置程序通过所述第二FPGA单元发送至对应的测试功能模块中，以配置测试功能模块的功能；使得所述系统工作于所述功能模式下。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述功能模块连接器包括通信接口。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：交互模块；所述交互模块用于确定用户对功能组合模式的选择操作。

10.一种多功能测试方法，其特征在于，包括：

检测到至少一个测试功能模块接入时，获取所述至少一个测试功能模块支持的功能；

根据测试功能模块支持的功能确定功能模式；

获取用户选择的功能模式对应的软件程序；

运行所述软件程序，生成配置程序；

将所述配置程序发送至所述功能模式对应的测试功能模块中，使得所述测试功能模块根据所述配置程序对公共资源进行配置及控制至少一个功能电路单元工作，以于所述功能模式下进行测量工作。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，获取所述至少一个测试功能模块支持的功能，包括：

识别所述至少一个测试功能模块的类型信息；

根据所述类型信息确定所述至少一个测试功能模块支持的功能。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，识别所述至少一个功能模块的类型信息，包括：

识别所述至少一个功能模块的编码信息；

根据所述编码信息确定类型信息。

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