CN114301526A - 一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，属于测试领域。本发明本发明的板卡包括连接器接口(1)、RS422通信部分(2)、开关量部分(3)、光模块部分(4)、多路转换模块部分(5)、核心控制器(6)和PXIe接口(7)。通过本发明设计的一基于PXIe的一对多光纤通讯(SRIO)板卡实现了一对多的光纤通讯功能的测试，降低了在批产阶段测试设备的成本，缩短了调试、试验阶段的时间，提高了测试人员的利用率。

Description

一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡

技术领域

本发明属于测试领域，具体涉及一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡。

背景技术

在未来战争中，导弹或反导武器系统(以下简称“被测对象或产品”)是最重要的武器装备，其研制、生产、使用、作训、维护、维修、保养均需要使用综合测试系统,保证其安全、可靠。测试系统是检测产品质量的重要手段，是研制厂家、用户必不可少的设备。

在研制过程中，产品调试、整机测试，出厂检测、验收交付，环境试验等环节，均需要测试系统来保证产品性能。现有基于PXI平台的测试系统具有测试效率高、自动化水平高、可靠度高及操作柔性化等特点，该技术在电子产品设计、生产、测试和检验中得到了大范围的应用。但现有测试系统只能同时只能测试一台产品，无法实现一套测试设备同时测试多台产品的需求，在批生产、应力筛选试验中缺陷十分明显。

现有测试系统的方案如图1所示，每套测试系统仅能测试一台被测对象(产品)，在产品批生产测试、环境试验测试等方面，存在巨大缺陷：

相比于一对多测试系统，测试效率较慢，无法满足短时间大批量的交付任务；

需要投入多套测试系统，成本增加，资源浪费；

每套测试系统需要配置一名测试人。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，以解决现有测试系统测试效率较慢，无法满足短时间大批量的交付任务，需要投入多套测试系统，成本增加，资源浪费，每套测试系统需要配置一名测试人的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，该板卡包括连接器接口(1)、RS422通信部分(2)、开关量部分(3)、光模块部分(4)、多路转换模块部分(5)、核心控制器(6)和PXIe接口(7)；

连接器接口(1)为一对多光纤通讯板卡对外连接部分，包括J30JZ系列接插件和RP7Q系列接插件，实现与被测对象的硬件连接；

RS422通信部分(2)是光纤通讯板卡预留的辅助通信功能，实现板卡与被测对象之间的RS422通信，实现实现不同测试的需求；

开关量部分(3)实现与被测对象进行数据同步，RS422通信部分(2)包括N个RS422通信模块，开关量部分(3)包括N个输入输出开关量模块，每个J30JZ接插件连接到1个RS422通信模块和1个输入输出开关量模块；

光模块部分(4)由N个4路收发一体光模块组成，光模块部分(4)的N个4路收发一体光模块通过MT光纤与N个RP7Q接插件连接，实现N台被测对象通信，光模块部分(4)实现光信号与电信号的相互转换，进行数据传输；

多路转换模块部分(5)包括RS422通信多路转换模块、开关量多路转换模块和SRIO交换机，RS422通信多路转换模块用于连接RS422通信部分(2)，传输HDLC数据，开关量多路转换模块用于连接开关量部分(3)，传输开关量数据，SRIO交换机用于连接光模块部分(4)，传输SRIO数据，实现RS422通信、开关量和SRIO数据的一对多转换，完成1块板卡测试N台被测对象；

核心控制器(6)由ZYNQ系列FPGA核心板组成，包括HDLC IP、开关量IP、SRIO IP和PXIe IP，HDLC IP用于与RS422通信多路转换模块连接，传输HDLC数据，开关量IP用于与开关量多路转换模块连接，传输开关量数据，SRIO IP用于与SRIO交换机连接，传输SRIO数据，PXIe IP用于与PXIe接口连接，传输PCIe数据；

PXIe接口(7)为标准PXI连接器，实现板卡与PXI机箱的连接，通过该连接器采用PCIe协议实现与上位机进行通信。

进一步地，所述连接器接口(1)包括N个J30JZ接插件和N个RP7Q接插件。

进一步地，当被测对象为发送端时，被测对象每15ms输出1个65us低电平脉冲，用于图像数据的同步，板卡的开关量部分(3)每15ms接收1个65us低电平脉冲，实现图像数据接收的同步；当光纤通讯板卡作为发送端时，开关量模块部分(3)每15ms输出1个65us低电平脉冲，用于图像数据的同步，被测对象每15ms接收1个65us低电平脉冲，实现图像数据接收的同步。

进一步地，每台被测对象同时有4路光纤通讯功能，该板卡最多可以实现4N路光纤通讯功能的测试。

进一步地，核心板还具有QSPI FLASH和DDR3，实现HDLC、SRIO、PXIe、开关量和控制切换功能。

进一步地，N为4。

进一步地，该板卡安装于PXIe计算机中，上位机通过板卡的RS422通信向被测对象X发送测试光纤通信图像数据传输命令，被测对象X接收到命令后进行响应，开关量每15ms输出1个低电平同步信号，同时，通过光纤通讯输出每15ms输出1帧图像数据；板卡接收开关量同步信号和图像数据，并转发给上位机；上位机接收图像数据并进行判断，实现数据测试功能。

进一步地，核心控制器(6)采用分时复用的方式，分别与不同被测对象进行RS422通信、开关量和光纤通信的功能，工作模式包括顺序切换被测对象工作模式和任意切换被测对象工作模式。

进一步地，顺序控制工作模式为：假设核心控制器(6)以Ts的时间周期，按照不同被测对象的顺序控制多路转换部分(5)切换不同的被测对象，实现与不同被测对象的通信测试，测试完一轮后，以Tx的时间周期切换多路转换部分(5)重新测试不同被测对象，测试光纤通讯功能。

进一步地，任意切换被测对象工作模式为：核心控制器(6)任意控制多路转换部分(5)切换不同的被测对象，实现与不同被测对象的通信测试，测试光纤通讯功能。

(三)有益效果

本发明提出一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，本发明本发明的板卡包括连接器接口(1)、RS422通信部分(2)、开关量部分(3)、光模块部分(4)、多路转换模块部分(5)、核心控制器(6)和PXIe接口(7)。通过本发明设计的一基于PXIe的一对多光纤通讯(SRIO)板卡实现了一对多的光纤通讯功能的测试，降低了在批产阶段测试设备的成本，缩短了调试、试验阶段的时间，提高了测试人员的利用率。

附图说明

图1为现有测试方案；

图2为本发明测试方案；

图3为一对多光纤通讯板卡功能框图；

图4为一对多光纤通讯板卡工作流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提出了一种基于PXIe的一对多光纤通讯(SRIO)板卡解决方案，该板卡装在测试系统中，实现一套测试系统可同时测试多台被测对象(产品)，在产品批生产测试、环境试验测试等方面存在巨大优势，可提高测试的通用化、自动化、智能化，缩短试验时间，节省设备开发以及试验成本。

本发明的主要应用为可以实现一套测试系统同时测试多台被测对象，其测试方案如图2所示。

本发明的功能框图如图3所示。

图3是本发明的技术解决方案：

本发明的一对多光纤通讯板卡包括连接器接口(1)、RS422通信部分(2)、开关量部分(3)、光模块部分(4)、多路转换模块部分(5)、核心控制器(6)和PXIe接口(7)；

连接器接口(1)为一对多光纤通讯板卡对外连接部分，由J30JZ系列接插件和RP7Q系列接插件组成，实现与被测对象的硬件连接；如图3所示，连接器接口(1)包括N个J30JZ接插件和N个RP7Q接插件。如图3所示，N为4。

RS422通信部分(2)实现与被测对象进行通信，是光纤通讯板卡预留的辅助通信功能，可以实现板卡与被测对象之间的RS422通信，实现实现不同测试的需求，比如：启动发送图像数据命令、切换图像发送命令和停止图像数据发送命令等功能；

开关量部分(3)实现与被测对象进行数据同步，当被测对象为发送端时，被测对象每15ms输出1个65us低电平脉冲，用于图像数据的同步，板卡的开关量部分(3)每15ms接收1个65us低电平脉冲，实现图像数据接收的同步。当光纤通讯板卡作为发送端时，开关量模块部分(3)每15ms输出1个65us低电平脉冲，用于图像数据的同步，被测对象每15ms接收1个65us低电平脉冲，实现图像数据接收的同步。如图3所示，RS422通信部分(2)包括N个RS422通信模块，开关量部分(3)包括N个输入输出开关量模块，每个J30JZ接插件连接到1个RS422通信模块和1个输入输出开关量模块。

光模块部分(4)由N个4路收发一体光模块组成，实现N台被测对象的4路光纤通讯的通信，每台被测对象可以同时有4路光纤通讯功能，本发明板卡最多可以实现4N路光纤通讯功能的测试，如图3所示，光模块部分(4)的N个4路收发一体光模块通过MT光纤与N个RP7Q接插件连接。光模块实际是光电转换模块，可以实现光信号到电信号的转换，电信号的协议采用SRIO(Serial RapidIO是为满足和未来高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互连技术标准,主要应用于嵌入式系统内部互连，支持芯片到芯片、板到板间的通讯，可作为嵌入式设备的背板连接。)标准，实现光信号与电信号的相互转换，进行数据传输。

多路转换模块部分(5)为本发明的核心，包括RS422通信多路转换模块、开关量多路转换模块和SRIO交换机，其中，RS422通信多路转换模块用于连接RS422通信部分(2)，传输HDLC数据，开关量多路转换模块用于连接开关量部分(3)，传输开关量数据，SRIO交换机用于连接光模块部分(4)，传输SRIO数据，实现RS422通信、开关量和SRIO数据的一对多转换，完成1块板卡测试N台被测对象；本发明的主要目的是解决光通信的1对多转换功能，开关量和RS422通信是起辅助左右的，SRIO交换机模块实现光纤通信的转换控制，可以实现与任意一台被测对象的链接。

核心控制器(6)由ZYNQ系列FPGA核心板组成，包括HDLC IP、开关量IP、SRIO IP和PXIe IP，HDLC IP用于与RS422通信多路转换模块连接，传输HDLC数据，开关量IP用于与开关量多路转换模块连接，传输开关量数据，SRIO IP用于与SRIO交换机连接，传输SRIO数据，PXIe IP用于与PXIe接口连接，传输PCIe数据；核心板还具有QSPI FLASH、DDR3等硬件资源，实现HDLC、SRIO、PXIe、开关量和控制切换等功能；

PXIe接口(7)为标准PXI连接器，实现板卡与PXI机箱的连接，通过该连接器采用PCIe协议实现与上位机进行通信。

本发明基于PXIe的一对多光纤通讯(SRIO)板卡的工作流程如下(图4)：

本发明板卡安装于PXIe计算机中，上位机通过板卡的RS422通信向被测对象X(可以是被测对象1或被测对象2或被测对象3或被测对象4)发送测试光纤通信图像数据传输命令，被测对象X接收到命令后进行响应，开关量每15ms输出1个低电平同步信号，同时，通过光纤通讯输出每15ms输出1帧图像数据；板卡接收开关量同步信号和图像数据，并转发给上位机；上位机接收图像数据并进行判断，实现数据测试功能。

本发明基于PXIe的一对多光纤通讯(SRIO)板卡的工作模式如下：

核心控制器(6)采用分时复用的方式，分别与被测对象1、被测对象2、被测对象3和被测对象4进行RS422通信、开关量和光纤通信的功能。本发明列举了2种工作模式，分别为顺序切换被测对象工作模式和任意切换被测对象工作模式，但本发明的工作模式不限于以上两种，可以实现被测对象的任意组合测试，应用于不同的使用环境。

1.顺序控制工作模式：

假设核心控制器(6)以Ts的时间周期，按照被测对象1、被测对象2、被测对象3、被测对象4的顺序控制多路转换部分(5)切换不同的被测对象，实现与不同被测对象的通信测试。

第一步：核心控制器(6)以Ts的时间周期切换多路转换部分(5)到被测对象1，测试光纤通讯功能；

第二步：核心控制器(6)以Ts的时间周期切换多路转换部分(5)到被测对象2，测试光纤通讯功能；

第三步：核心控制器(6)以Ts的时间周期切换多路转换部分(5)到被测对象3，测试光纤通讯功能；

第四步：核心控制器(6)以Ts的时间周期切换多路转换部分(5)到被测对象4，测试光纤通讯功能；

第五步：核心控制器(6)以Tx的时间周期切换多路转换部分(5)到被测对象1，测试光纤通讯功能；

……

重复第一步到第五步中的动作过程，周期Ts与Tx可以为相同时间，也可以为不同时间，一般情况下Ts要小于Tx，具体要结合实际应用场景进行设定。

2.任意切换被测对象工作模式：

核心控制器(6)任意控制多路转换部分(5)切换不同的被测对象，实现与不同被测对象的通信测试，测试光纤通讯功能。

对本发明的基于PXIe的一对多光纤通讯(SRIO)板卡系统构成和工作流程具有专利权。

本发明的关键点主要有以下几点：

本发明以一对四架构进行举例，专利权不限于此；

重点保护为光模块部分(4)和多路转换部分(5)的配合使用，实现一对多光纤通信的测试。

通过本发明设计的一基于PXIe的一对多光纤通讯(SRIO)板卡实现了一对多的光纤通讯功能的测试，降低了在批产阶段测试设备的成本，缩短了调试、试验阶段的时间，提高了测试人员的利用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，该板卡包括连接器接口(1)、RS422通信部分(2)、开关量部分(3)、光模块部分(4)、多路转换模块部分(5)、核心控制器(6)和PXIe接口(7)；

连接器接口(1)为一对多光纤通讯板卡对外连接部分，包括J30JZ系列接插件和RP7Q系列接插件，实现与被测对象的硬件连接；

RS422通信部分(2)是光纤通讯板卡预留的辅助通信功能，实现板卡与被测对象之间的RS422通信，实现实现不同测试的需求；

开关量部分(3)实现与被测对象进行数据同步，RS422通信部分(2)包括N个RS422通信模块，开关量部分(3)包括N个输入输出开关量模块，每个J30JZ接插件连接到1个RS422通信模块和1个输入输出开关量模块；

光模块部分(4)由N个4路收发一体光模块组成，光模块部分(4)的N个4路收发一体光模块通过MT光纤与N个RP7Q接插件连接，实现N台被测对象通信，光模块部分(4)实现光信号与电信号的相互转换，进行数据传输；

多路转换模块部分(5)包括RS422通信多路转换模块、开关量多路转换模块和SRIO交换机，RS422通信多路转换模块用于连接RS422通信部分(2)，传输HDLC数据，开关量多路转换模块用于连接开关量部分(3)，传输开关量数据，SRIO交换机用于连接光模块部分(4)，传输SRIO数据，实现RS422通信、开关量和SRIO数据的一对多转换，完成1块板卡测试N台被测对象；

核心控制器(6)由ZYNQ系列FPGA核心板组成，包括HDLCIP、开关量IP、SRIO IP和PXIeIP，HDLC IP用于与RS422通信多路转换模块连接，传输HDLC数据，开关量IP用于与开关量多路转换模块连接，传输开关量数据，SRIO IP用于与SRIO交换机连接，传输SRIO数据，PXIeIP用于与PXIe接口连接，传输PCIe数据；

PXIe接口(7)为标准PXI连接器，实现板卡与PXI机箱的连接，通过该连接器采用PCIe协议实现与上位机进行通信。

2.如权利要求1所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，所述连接器接口(1)包括N个J30JZ接插件和N个RP7Q接插件。

3.如权利要求1所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，当被测对象为发送端时，被测对象每15ms输出1个65us低电平脉冲，用于图像数据的同步，板卡的开关量部分(3)每15ms接收1个65us低电平脉冲，实现图像数据接收的同步；当光纤通讯板卡作为发送端时，开关量模块部分(3)每15ms输出1个65us低电平脉冲，用于图像数据的同步，被测对象每15ms接收1个65us低电平脉冲，实现图像数据接收的同步。

4.如权利要求1所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，每台被测对象同时有4路光纤通讯功能，该板卡最多可以实现4N路光纤通讯功能的测试。

5.如权利要求1所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，核心板还具有QSPI FLASH和DDR3，实现HDLC、SRIO、PXIe、开关量和控制切换功能。

6.如权利要求1所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，N为4。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，该板卡安装于PXIe计算机中，上位机通过板卡的RS422通信向被测对象X发送测试光纤通信图像数据传输命令，被测对象X接收到命令后进行响应，开关量每15ms输出1个低电平同步信号，同时，通过光纤通讯输出每15ms输出1帧图像数据；板卡接收开关量同步信号和图像数据，并转发给上位机；上位机接收图像数据并进行判断，实现数据测试功能。

8.如权利要求7所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，核心控制器(6)采用分时复用的方式，分别与不同被测对象进行RS422通信、开关量和光纤通信的功能，工作模式包括顺序切换被测对象工作模式和任意切换被测对象工作模式。

9.如权利要求8所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，顺序控制工作模式为：假设核心控制器(6)以Ts的时间周期，按照不同被测对象的顺序控制多路转换部分(5)切换不同的被测对象，实现与不同被测对象的通信测试，测试完一轮后，以Tx的时间周期切换多路转换部分(5)重新测试不同被测对象，测试光纤通讯功能。

10.如权利要求8所述的基于PXIe的一对多光纤通讯板卡，其特征在于，任意切换被测对象工作模式为：核心控制器(6)任意控制多路转换部分(5)切换不同的被测对象，实现与不同被测对象的通信测试，测试光纤通讯功能。

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