CN1682203A - 用于通用总线测试仪的灵活接口 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种用于通用总线测试仪的灵活接口，其可以用于测试多种总线种类。该接口包括一对发送线和一对接收线。一个发送电路可以在发送线上发送单端或者差分信号，并且至少一个接收电路可以从接收线或者发送线上接受单端或者差分信号。这种灵活的接口可以用来测试单端和差分总线，以及那些可以支持单向和双向通讯的总线。

Description

用于通用总线测试仪的灵活接口
技术领域
本发明涉及一种用来测试电子设备和总线的装置，特别是涉及一种可以用于测试设备和包括了多种总线接口规范的数字总线的测试装置。
背景技术
一般来说军队和商业部门使用数字总线用来控制电子系统。不同的总线类型被用于不同的应用中。例如，商业飞机一般使用ARINC429总线来用于航空控制系统上，然而军队一般使用MIL-STD-1553总线用于控制飞机和武器系统。商业部门一般使用RS-232总线用于计算机应用。而且，军队和商业组织通常利用常规总线和专有的接口规范和协议，在内部系统的不同元件之间通讯。
数字总线设备的生产商经常使用自动测试设备(ATE)来验证设备性能。通常，这种测试装置是为某一种特别的总线类型而专门地设计。例如，专门的ARINC429仪器被用来测试ARINC429设备，而专门的MIL-STD-1553仪器被用来测试1553设备。专有总线的生产商经常使用常规的测试设备来测试他们的常规的总线设备。可选地，他们可以采用通用数字测试装置来满足他们特别的测试需要。
总线测试设备的专门化是由于不同总线种类的接口规范变化非常大。不同的总线可以在不同的频率，不同的边界速度和/或者不同的电压级别上运行。总线可以为单向或者双向，单端或者差分。一些总线提供握手和/或者时钟线；一些总线则不能提供。
尽管有这些不同，我们已经发现对不同种的总线进行测试时，由数字总线引起的测试问题在本质上是相似的，并且发现生产商可以受益于一个更通用的方法来进行总线测试。
由此可见，上述现有的总线测试仪在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决总线测试仪存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的用于通用总线测试仪，便成了当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的总线测试仪存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的一种用于通用总线测试仪的灵活接口，能够改进一般现有的总线测试仪，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的总线测试仪存在的缺陷，而提供一种硬件接口，所要解决的技术问题是使其可以用来测试不同种类的数字总线设备，从而更加适于实用。
为了达到前述的目的和一些其它的目的和优点，本发明提供一种用于数字总线测试设备的灵活接口，该接口包括发送线和接收线。一个发送电路可以在发送线上发送单端和差分信号，并且至少一个接收电路可以用于接收单端和差分信号。该接口即可以支持单向又可以支持双向通讯。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的用于测试多种总线种类和设备的灵活接口电路的一个简化示意图。
图2是根据图1所示的一个发射电路的详细示意图。
图3是根据图1所示的一个接收电路的详细示意图。
图4是一个图1所示的灵活接口操作过程的流程图。
图5是根据本发明的灵活接口的另一种可选实施例的一个简化示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于通用总线测试仪的灵活接口其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1所示，为根据本发明的用于测试数字总线的一种灵活接口的一个第一解释性实施例100。该接口有第一和第二发送线，TX0和TX1，还有第一和第二接收线，RX0和RX1，用于和一个被测设备(DUT)进行通讯。第一和第二发送器110和112分别提供输出信号到TX0和TX1。一个接收电路114包括第一和第二单端接收器116和118和一个差分接收器120。该单端接收器116和118分别有一个输入端，并且这些输入端是可连接的，最好为一对，或者分别连接到TX0和TX1或者分别连接到RX0和RX1。该差分接收器120有第一和第二输入端，其分别连接于该第一和第二单端信号接收器116和118的输入端，同时产生一个与这些输入端之间的差分电压成比例的输出信号。该发送器和接收器通过一个控制/逻辑部122来配置，该控制/逻辑部122也可以接收接收器116，118和120的输出。
请参阅图2所示，为发送器110/112其中之一的一个详细示意图。较佳地，每一个发送器都包括了一个可以接收表示一个理想的发送器输出电压表示的数据的摆动发生器210，例如一个数-模转换器(DAC)。该摆动发生器210也可以通过使用总线开关或者类似的设备的转换参考电压来实施。更好的是，尽管这并不是要求的，但是该摆动发生器可以产生至少3种不同的电压级别。该摆动发生器210的输出被连接到一个转换速率校准电路212，并且该转换速率校准电路的输出端被连接到一个低增益驱动器214。在一个控制信号(ENABLE)的控制下，该低增益驱动器214最好是三态的(tri-statable)(即，它的输出端可以被放置于一个高阻抗状态)。一个合适的驱动器的例子揭露于美国专利申请号为10/113,179，名称为“DRIVERCIRCUIT ENPLOYING HIGH-SPEED TRI-STATE FOR AUTOMATIC TEST EQUIPMENT”，此处用作参考将其并入。一个电阻216较佳地串联于该驱动器214的输出端，以便提供一个串联终端。在该较佳实施例中，电阻216的阻值可以选为3欧姆，50欧姆，75欧姆和100欧姆。其它的电阻也可以使用；然而上述阻值被认为可以提供大多数数字总线的需要。
为了运行一个发送器(110或者112)，该摆动发生器210被编程为一个新值，其可以产生一个具有高转换率的输出阶。该转换率校准电路212减慢了该转换率(更好地被编程)，以便产生一个具有一个具有理想转换率的输出信号。该低增益驱动器214较好地提供了电压和当前的增益，并且通过可选电阻216来驱动升压的信号。
请参阅图3所示，是根据图1所示的接收器114的详细示图。线RX0/TX0和RX1/TX1分别连接到单端比较器322和326的输入端。这些比较器322和326较佳的为窗式比较器，即它们通过比较它们的输入和第一和第二参考值(H0，L0和H1，L1)来产生可以表示输入信号和参考信号相对水平的2比特的输出信号。线RX0/TX0和RX1/TX1也被连接到差分比较器120的输入端。该差分比较器包括一个模拟差分放大器320和一个第三比较器324。该放大器较佳地具有一个低增益，并且能产生一个与它的输入端的信号级差值成比例的输出信号。该第三比较器324也最好为一个窗式比较器，该比较器可以产生一个表示它的输入和参考，HD和LD，的相对水平的2比特的输出。因此该差分放大器可以将其输入信号间电压的差值和门限值进行比较，而不比较其输入信号的通用模式电压。
该窗式比较器322，324和326的输出端被较佳地连接于控制/逻辑部122。该控制/逻辑部较佳地包括可以按预定的时间间隔对比较器322，324和326的输出进行采样的数字采样电路，和用来存储和报告结果的电路。尽管比较器322，324和326最好为窗式比较器，其它类型的比较器也可以被使用，以提供对应各自输入电压表示的任何字节数的输出数据。
接收器114较佳地还包括了终端阻抗，例如电阻312和314。这些电阻较佳地分别通过开关311和313连接，并且阻值可以选择为25欧姆，37.5欧姆，50欧姆，75欧姆和100欧姆以便提供不同种类的总线。在该较佳实施中，开关310可选地连接一个具有可编程参考电平VCOM到一个位于电阻312和314连接处的节点。当开关310打开时，接4收器114的输入相互之间被隔离。当开关310闭合时，输入被单独地隔离于VCOM。当灵活性要求不高时，例如对于接收握手信号，一个简单稳定的感性负载可以被提供以便隔离相对于VCOM、地面或者一些其它的DC电压的信号。
图4所示为控制/逻辑部122所应用的步骤，用于配置灵活接口100以满足任意宽范围总线类型的需要。尽管图4所示的步骤表现为一个特别的顺序，但是应该理解为该步骤的顺序是不重要的且是可在本发明的范围内变化的。例如，该些步骤可以被以不同的顺序来执行，且一些或者所有的步骤可以被同时执行。
请参阅步骤410所示，控制/逻辑部122读一系列标记。该标记表明了来自于一个DUT的那些支持单端通讯和支持差分通讯的信号。这些标记还表明了那些支持单向通讯和支持双向通讯的信号。对于差分信号来说，该控制/逻辑部122配置单端发送器以便用于驱动差分信号(步骤412)。这一步大致准备对与两个发送器110和112相关的摆动发生器210进行编程，以使得该两个发送器在位置上彼此不同，即将其设置为具180度相差的可变的值。请参阅步骤414所示，该控制/逻辑部准备响应该差分比较器120(步骤416)的输出，而不是响应单端比较器116和118的输出，闭合开关111和113，并且打开开关310以便隔离相互的接收线。对于支持单端通讯的信号，该(些)发送器被配置成单端驱动和/或者该(些)接收器被配置成单端接收。开关310闭合，用来隔离到VCOM的接收线。如果不需要隔离时开关311和313可以处于打开。
对于支持双向通讯(步骤416)的总线信号来说，该控制/逻辑部122配置接口100以便双向通讯(步骤416)。在实施例100中，包括配置一个或者两个开关124和126，以便把接收器114的输入连接到发送线TX0和TX1。对于单端通讯，运行要求一个输入端被连接到一个发送线，而对于差分通讯，两个输入端都需要连接到发送线。
如果信号支持单向通讯，该控制/逻辑部122配置该接口100以便单向通讯。在实施例100中，包括配置一个或者全部的开关124和126，以便把接收器114的输入端接到接收线RX0和RX1。对于单端通讯，运行要求一个输入端被连接到一个接收线，而对于差分通讯，两个输入都需要连接到接收线。
请参阅步骤420所示，摆动发生器210的电压，发送转换速率，VCOM(如果必须)，和接收器114的门限电压被编程。对于发送器和接收器的终端阻抗被选择(步骤422)。
众所周知，数字总线除了需要数据线外，经常需要控制线，例如握手线，时钟线和类似的东西。该接口100可以较佳的提供这些专门目的的信号。数据和/或控制线可以通过TX0和/或TX1被送到一个DUT，并且可以通过RX0和/或RX1从该DUT处被接收。对于双向总线，数据和/或控制线可以通过TX0和/或TX1被发送和接收。
在该较佳实施例中，该灵活接口构成了一个用来测试多种总线类型和数字信号的总线测试仪的一个信号接口的一部分。该总线测试仪较佳地为一个插入到一个自动测试系统中的卡槽的模块，例如VXI卡槽。该总线测试仪被软件，例如运行在一个主机上的测试程序来控制。然而该灵活接口不仅仅局限于在一个测试系统中的一个仪器中使用。它也可以被用于其它的测试电路或者其它的与一种或者多种类型的总线或者数字信号连接的电路中。
本发明的较佳实施例主要侧重于串口总线。可以较佳地使用多个接口100以便容纳不同的串口总线所需的大量信号。一些串口总线需要多比特数据，并且一些需要多个控制线。我们已经发现对于测试大多数类型的设备来说，3个接口100的拷贝一般足够。这些不同的拷贝可以被一起使用于测试那些需要多于2个发送线和/或多于2个接收线的总线。在该较佳实施例中，3个接口的4个不同组各自被提供用于测试多个设备。
对于每一组接口电路的I/O较佳的被提供在一个单I/O连接器上以便促进与一个单总线设备的连接。在该较佳实施例中，3个接口100的每一组被提供在一个单26-pinD-Sub连接器上，而且在其前面板上，该总线测试仪包括4个这样的连接器。
该接口100的一个好处就是它可以适应多数的总线类型而需要较少的连接器空间。这样可以使更多的连接器空间以用于同种类型的其它接口，或者用于一个测试系统中的其它的装置。该接口也需要较小的电路板空间，这样可以为提供其它功能节省空间。
可选择地
根据已经介绍的一个实施例，其它大量的可选择的实施例或变量也可以被使用。请参阅图5所示，为该灵活接口的一个可选实施例500。该接口500与接口100有相同的I/O连接数量。然而不同之处为它提供2个接收电路，一个用于双向通讯(514)，一个用于单向通讯(524)。因此该实施例500除去了开关124和126，却保留了该接口100的功能。
该三个灵活接口(或每组用的数量无论多少)可以一样，但不是必须的。例如，一个或者更多的拷贝可以被专门用于发送和/或接收握手信号。与其它的拷贝相比，该拷贝可以包括更简单的具有较少灵活性的电路，因此可以在不严重影响效果的情况下节约费用。
同时，尽管这里的描述主要涉及串口总线应用(MIL-STD-1553，ARINC429，RS-232)，这里描述的该灵活接口和方法也可以应用于并口总线或者其它的数字信号。当应用于平行总线时，多于3个灵活接口的拷贝可能被使用以便同时提供更多的数据位，而且具有更多终端的I/O连接器可能被使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1、一种用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其包括：
第一和第二发送节点；
第一和第二接收节点；
一个第一单端发送器，具有一个连接于上述第一发送节点的输出端；
一个第二单端发送器，具有一个连接于上述第二发送节点的输出端；
一个第一单端接收器，具有一个可选择性地连接于上述第一接收节点和上述第一单端发送器输出端的输入端；
一个第二单端接收器，具有一个可选择性地连接于上述第二接收节点和上述第二单端发送器输出端的输入端；和
一个差分接收器，具有第一和第二输入端，该第一输入端被连接于上述第一单端接收器的输入端，而该第二输入端被连接于上述第二单端接收器的输入端。
2、根据权利要求1所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一单端接收器可通过一个第一开关而连接于上述第一接收节点或者上述第一单端发送器的输出端其中之一，同时上述第二单端接收器可通过一个第二开关而连接于上述第二接收节点或者上述第二单端发送器的输出端其中之一。
3、根据权利要求1所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一和第二单端发送器为三态。
4、一种用于多种数字总线的测试仪的灵活接口，其特征在于其包括：
第一和第二发送节点；
第一和第二接收节点；
第一和第二单端驱动电路，各自具有一个输出端，该些输出端分别地连接于上述第一和第二发送节点；和
至少一个接收电路，其具有第一和第二输入端，分别连接于上述第一及第二发送节点和上述第一及第二接收节点中的至少一个，其中
至少一个接收电路中的每一个都包括：一个第一单端比较器，具有一个连接于上述接收电路的第一输入端的输入端；一个第二单端比较器，具有一个连接于上述接收电路的第二输入端的输入端；和一个差分比较器，具有一个连接于上述接收电路的第一输入端的第一输入端和一个连接于上述接收电路的第二输入端的第二输入端。
5、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一和第二单端发送器各自包括一个摆动发生器，该摆动发生器有一个用于接收输入数据的输入端和一个用于建立一个与上述各自发送器的一个理想输出信号成比例的输出信号的一个输出端。
6、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一和第二单端发送器分别包括由一个转换速率校准电路。
7、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一和第二单端发送器分别为三态。
8、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一和第二单端发送器分别有一个可选择的输出阻抗。
9、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一和第二单端发送器分别包括：
一个摆动发生器，具有一个用来接收输入数据的输入端和一个用于建立与一个上述各自的发送器的一个理想输出信号成比例的输出信号的输出端；
一个转换速率校准电路，具有一个输入端和一个输出端，该输入端被连接于上述摆动发生器的输出端；
一个三态缓冲器，具有一个输入端和一个输出端，该输入端被连接于转换速率校准电路的输出端；以及
一个可变的串联终端阻抗。
10、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的第一和第二单端接收电路分别包括一个用来把一个从上述DUT接收的信号和第一和第二门限值进行比较的窗式比较器。
11、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的差分比较器包括：
一个模拟差分放大器，具有分别连接于上述接收电路的第一和第二输入端的一个第一和第二输入端，和一个用于提供一个与上述接收电路的上述第一和第二输入端信号差值成比例的信号的输出端；以及
一个具有一个输入端连接于上述模拟差分放大器的输出端的窗式比较器，用于将上述的输出与第一及第二门限值进行比较。
12、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的至少一个接收电路包括一个可选择的终端阻抗。
13、根据权利要求12所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的可选择的终端阻抗将上述的至少一个接收电路的输入端彼此隔离。
14、根据权利要求12所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的可选择的终端阻抗上述的至少一个接收电路的输出相对一个可调直流参考电压隔离。
15、根据权利要求4所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的灵活接口是一个较大接口的第一部分，该较大接口至少包括与该第一部分基本相似的第二部分和第三部分。
16、根据权利要求15所述的用于具有不同接口规格的多种不同数字总线上的测试仪的灵活接口，其特征在于其中所述的较大接口的第一，第二和第三部分的发送节点通过一个单向连接器模块可与一个被测设备(DUT)相连。
17、一种用于数字总线测试设备的灵活接口，其特征在于其包括：
第一和第二发送节点；
第一和第二接收节点；
第一和第二单端驱动电路，分别具有一个输出端，该些输出端被分别连接于上述第一和第二发送节点；
一个第一接收电路，具有第一和第二输入端，该些输入端被分别连接于上述第一和第二发送节点；以及
一个第二接收电路，具有第一和第二输入端，该些输入端被分别连接于上述第一和第二接收节点，其中
上述第一和第二接收电路分别包括一个输入端连接于上述接收电路的一个第一输入端的第一单端比较器，一个输入端连接于上述接收电路的第二输入端的一个第二单端比较器，和一个第一输入端连接于上述接收电路的第一输入端并且一个第二输入端连接于上述接收电路的第二输入端的一个差分比较器。
18、一种与运行在数字总线上的设备接口连接的方法，其特征在于对于每个装置来说，该方法包括：
决定上述设备的哪一个(些)信号支持差分通讯，哪一个(些)信号支持单端通讯；
响应对上述设备的一个信号支持差分通讯的决定，差动地驱动一对单端驱动器，以使其在第一和第二发送线上产生相反相位的信号；
响应对上述设备的一个信号支持单端通讯的决定，在上述第一和第二发送线中至少一线上，单端地驱动一对单端驱动器中的至少一个；
决定上述设备中的哪一个(些)信号支持单向通讯，哪一个(些)信号支持双向通讯；
响应对一个上述设备的信号支持单向通讯的决定，在第一和第二接收线中至少一个接收数据；和
响应对一个上述设备的信号支持双向通讯的决定，在第一和第二发送线中至少一个接收数据。
19、一种用于测试使用数字总线来通讯的设备的灵活测试装置的操作方法，其特征在于其包括：
决定一个被测设备(DUT)的哪一个(些)信号支持差分通讯，哪一个(些)信号支持单端通讯；
配置上述灵活的测试装置，以便差分地和支持差分通讯的该些信号通讯；
配置上述灵活的测试装置，以便单端地和支持单端通讯的该些信号通讯；
决定被测设备的哪一个(些)信号支持单向通讯，哪一个(些)信号支持双向通讯；
配置上述灵活的测试装置，以便单端地和支持差单端通讯的该些信号通讯；以及
配置上述灵活的测试装置，以便双向地和支持双向通讯的该些信号通讯。
20、一种用来测试多种类型的总线设备的总线测试仪，其特征在于其包括：
至少一个I/O连接器，以便在被测设备和上述总线测试仪之间建立连接；以及
一个灵活接口电路，被通过编程配置为可单端地或差分地发送信号，并且可单向地或双向地传递信号。
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