模塊化cpci配線箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及實時控制領(lǐng)域，具體而言，涉及模塊化CPCI配線箱。該模塊化CPCI配線箱，包括：指令獲取單元，用于按照預定的總線協(xié)議獲取切換指令；指令解析單元，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開關(guān)動作信號；選擇開關(guān)，用于根據(jù)所述開關(guān)動作信號，選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通。本發(fā)明提供的模塊化CPCI配線箱，通過開關(guān)動作信號，使選擇開關(guān)能夠選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通，進而在更改設備之間的連接方式的時候，通過選擇開關(guān)既能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整，不需要人工手動調(diào)整，使配線的調(diào)整簡便和不易出錯，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
【專利說明】模塊化CPCI配線箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及實時控制領(lǐng)域，具體而言，涉及模塊化CPCI配線箱。

【背景技術(shù)】
[0002]工程系統(tǒng)(如飛機、導彈、衛(wèi)星、汽車等)在設計定型之前必須經(jīng)過大量的測試。測試環(huán)境需要對每個設備的外圍交聯(lián)系統(tǒng)進行仿真，從而實現(xiàn)被測設備的接口監(jiān)控。此外，還需要對被測設備和外圍交聯(lián)系統(tǒng)的真實設備進行連接并對接口進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)全系統(tǒng)集成測試。因此，需要測試系統(tǒng)能夠?qū)Ρ粶y設備的外圍系統(tǒng)進行真實設備和仿真設備的切換。
[0003]對于實際工程測試系統(tǒng)來說，配線箱的主要作用是通過對真實設備和仿真設備之間的連接切換，實現(xiàn)真實設備和真實設備之間的數(shù)據(jù)通訊或者真實設備和仿真設備之間的數(shù)據(jù)通訊。
[0004]目前，所有的真實設備和仿真設備的切換均通過手動或者自動的方式進行。其中，手動方式通過用戶在配線箱的面板上撥動預留的通斷開關(guān)，來實現(xiàn)與被測設備的相配套的外圍系統(tǒng)的真實設備和仿真設備之間的切換。但此種切換方式由于是人工手動進行的，切換麻煩，并且容易出現(xiàn)誤操作。另一種是自動方式，其切換裝置是綜合配線矩陣，其中控制仿真設備和真實設備通斷的是與相應的仿真設備和真實設備相連的繼電器，在具體切換的時候，通過遠程控制綜合配線矩陣，也就是控制與仿真設備或真實設備相連接的繼電器的通斷，進而控制了仿真設備和真實設備是否與被測設備連接。但此種綜合配線矩陣需要復雜的配線配置過程。
[0005]綜上，這類自動化配線切換一旦完成當前系統(tǒng)的切換配線后，就無法改變其配線方式了，如果需要改變仿真設備與真實設備的連接關(guān)系只能重新調(diào)整配線，這是十分繁瑣的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供模塊化CPCI配線箱，以解決上述的問題。
[0007]在本發(fā)明的實施例中提供了模塊化CPCI配線箱，包括:選擇開關(guān)和主控處理器模塊，所述主控處理器模塊包括指令解析單元和指令獲取單元；
[0008]指令獲取單元，用于按照預定的總線協(xié)議獲取切換指令；
[0009]指令解析單元，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開關(guān)動作信號；
[0010]選擇開關(guān)，用于根據(jù)所述開關(guān)動作信號，選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通。
[0011]優(yōu)選的，所述選擇開關(guān)包括第一刀組、第二刀組和連接端；
[0012]所述第一刀組用于選擇第一真實設備或第一仿真設備與所述連接端的一端電連接；所述第一仿真設備用于對所述第一真實設備進行仿真處理；
[0013]所述第二刀組用于選擇第二真實設備或第二仿真設備與所述連接端的另一端電連接；所述第二仿真設備用于對所述第二真實設備進行仿真處理；
[0014]連接端，用于導通連接在其兩端的設備。
[0015]優(yōu)選的，還包括光耦開關(guān)，
[0016]所述光耦開關(guān)用于對所述第一刀組與所述第一真實設備進行光耦隔離，或所述光耦開關(guān)用于對所述第一刀組與所述第一仿真設備進行光耦隔離；
[0017]且，所述光耦開關(guān)用于對所述第二刀組與所述第二真實設備進行光耦隔離，或所述光耦開關(guān)用于對所述第二刀組與所述第二仿真設備進行光耦隔離。
[0018]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括CPLD寄存器，
[0019]所述CPLD寄存器用于將所述開關(guān)動作信號發(fā)送至所述選擇開關(guān)。
[0020]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括處理器地址判斷單元；
[0021]處理器地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預先獲取的處理器地址信息相符，若相符，則觸發(fā)指令解析單元工作。
[0022]優(yōu)選的，還包括背板總線模塊，所述背板總線模塊包括地址分配單元，用于生成處理器地址信息。
[0023]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括:多個處理器接口和與所述每個處理器接口相對應的多個狀態(tài)指示燈，每個所述處理器接口用于連接所述背板總線模塊與一個所述指令獲取單元，每個所述指令獲取單元通過與其對應的所述處理器接口，從所述背板總線模塊獲取所述切換指令；
[0024]狀態(tài)指示燈用于顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元的連接狀態(tài)。
[0025]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括計時單元，用于當計時的時間達到預設的數(shù)值時，觸發(fā)CPLD寄存器工作。
[0026]優(yōu)選的，所述背板總線模塊包括總線地址判斷單元和切換指令發(fā)送單元，
[0027]總線地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預先獲取的總線地址信息相符；
[0028]切換指令發(fā)送單元，若總線地址判斷模塊判斷為是，則用于向所述指令獲取單元發(fā)送所述切換指令。
[0029]優(yōu)選的，所述主控處理器模塊還包括時鐘同步單元，用于根據(jù)獲取的外部時鐘信號，同步調(diào)整本地時鐘。
[0030]本發(fā)明實施例提供的模塊化CPCI配線箱，與現(xiàn)有技術(shù)中的通過繼電器和連接線連接多個仿真設備和多個真實設備，以形成完整的系統(tǒng)，在完成連接多個真實設備與仿真設備之后，如果需要更改連接方式，則需要人工重新進行連接線和繼電器的調(diào)整，配線的調(diào)整繁瑣相比，其通過設置了選擇開關(guān)和主控處理器模塊，其中，主控處理器模塊包括指令解析單元，使指令解析單元通過解析切換指令，來生成開關(guān)動作信號，并且將開關(guān)動作信號提供給選擇開關(guān)，使選擇開關(guān)能夠選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通，進而在更改設備之間的連接方式的時候，通過選擇開關(guān)既能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整，不需要人工手動調(diào)整，使配線的調(diào)整簡便和不易出錯，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1示出了本發(fā)明實施例的模塊化CPCI配線箱的基本模塊連接圖；
[0032]圖2示出了本發(fā)明實施例的模塊化CPCI配線箱的工作示意圖；
[0033]圖3示出了本發(fā)明實施例的模塊化CPCI配線箱的操作流程；
[0034]圖4示出了本發(fā)明實施例的模塊化CPCI配線箱的工作流程；
[0035]圖5示出了本發(fā)明實施例的多個模塊化CPCI配線箱的連接圖；
[0036]圖6示出了本發(fā)明實施例的模塊化CPCI配線箱的一種主控處理器模塊示意圖；
[0037]圖7示出了本發(fā)明實施例的模塊化CPCI配線箱的另一種主控處理器模塊示意圖。

【具體實施方式】
[0038]下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0039]相關(guān)技術(shù)中，目前常用的綜合配線箱需要安裝實時操作系統(tǒng)(Linux或者Vxworks等)，導致硬件成本較高，操作復雜；切換矩陣的價格是隨著端口數(shù)量的增加而增加，并且價格的增加速度較快。而且承載切換矩陣的機箱還需要配備CPU以運行操作系統(tǒng)實現(xiàn)控制。
[0040]由于切換矩陣的所有接口需要和所有的系統(tǒng)配線接口連接，并在中央控制軟件中進行所有切換邏輯的配線配置，每一個入口到達每一個出口，都需要一一進行配置。一旦配線端口數(shù)量較多，配置過程和配置邏輯非常復雜，并且與端口數(shù)量成指數(shù)級上升趨勢。一旦有一路連接線路需要改動，就要影響其他的所有配線邏輯。
[0041]此外，切換矩陣針對當前系統(tǒng)完成物理端口的切換配線配置后，就無法進行接口擴展。一旦端口連接關(guān)系變化，需要將切換矩陣重新進行配置。而且配置后也存在無法快速定位故障的缺點。
[0042]本發(fā)明實施例1提供了模塊化CPCI配線箱，如圖1所示，包括:選擇開關(guān)103和主控處理器模塊100，所述主控處理器模塊100包括指令解析單元102和指令獲取單元101 ；指令獲取單元101，用于按照預定的總線協(xié)議獲取切換指令；指令解析單元102，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開關(guān)動作信號；選擇開關(guān)103，用于根據(jù)所述開關(guān)動作信號，選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通。
[0043]指令獲取單元101通過預設的總線協(xié)議與上位機105進行通信，上位機105可以理解為指令的生成端，或者轉(zhuǎn)發(fā)端?？偩€協(xié)議如RS485等。通過總線傳輸?shù)目刂浦噶?，或者是指令信號通常無法直接讀取，需要經(jīng)過指令解析單元102將獲取到的信號進行解析，以使下達的指令(開關(guān)動作信號)是選擇開關(guān)103能夠使用的指令。
[0044]主控處理器模塊100可以采用低功耗嵌入式ARM高性能控制器(如STM32)，在保證低功耗、高性能以及低成本的前提下，完成與上位機105的通信，以獲取切換指令。
[0045]選擇開關(guān)103的一端連接的是真實設備，另一端連接的是仿真設備，其作用是根據(jù)開關(guān)動作信號，調(diào)整內(nèi)部的接線，或者端口映射關(guān)系，使指定的真實設備與對應仿真設備連通，或使指定的真實設備與對應的真實設備連通。如圖2所示，選擇開關(guān)103的一端連接了真實設備I和仿真設備1，選擇開關(guān)103的另一端連接了真實設備2和仿真設備2，其中，仿真設備I用于對真實設備I進行仿真，仿真設備2用于對真實設備2進行仿真。當需要對系統(tǒng)進行測試的時候，可以通過調(diào)整選擇開關(guān)103 —端與真實設備或仿真設備連接，另一端與真實設備或仿真設備連接，進而使真實設備與真實設備能夠進行數(shù)據(jù)交換，使仿真設備與真實設備之間進行數(shù)據(jù)交換。并且通過多個配線箱的連接，能夠使多組設備(真實設備與仿真設備，真實設備與真實設備)之間進行數(shù)據(jù)交換，再將各個設備相互連接，使多個設備組成一個測試系統(tǒng)，便能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)整體測試的功能。
[0046]為了便于操作，可以加入開關(guān)指示燈，開關(guān)指示燈用于顯示選擇開關(guān)103的工作狀態(tài)，也就是顯示選擇開關(guān)103，選擇哪個真實設備與對應仿真設備連通，或選擇哪個真實設備與對應的真實設備連通
[0047]具體的，選擇開關(guān)103可以是繼電器(由兩個單刀雙擲繼電器所組成的)，也就是所述選擇開關(guān)103包括第一刀組、第二刀組和連接端；所述第一刀組用于選擇第一真實設備或第一仿真設備與所述連接端的一端電連接；所述第一仿真設備用于對所述第一真實設備進行仿真處理；所述第二刀組用于選擇第二真實設備或第二仿真設備與所述連接端的另一端電連接；所述第二仿真設備用于對所述第二真實設備進行仿真處理；連接端，用于導通連接在其兩端的設備。
[0048]開關(guān)動作信號中分別指出了第一刀組和第二刀組的動作狀態(tài)，也就是第一刀組連接第一仿真設備還是第一真實設備，相對應的，還指出了第二刀組連接第二仿真設備還是第二真實設備。當?shù)谝坏督M和第二刀組的動作執(zhí)行完畢后，通過連接端將第一刀組所連接的設備與第二刀組所連接的設備進行連通，以使連接端兩端的設備能夠進行數(shù)據(jù)的傳輸，也就是仿真-真實，或者，真實-真實的數(shù)據(jù)交換。
[0049]具體的，第一刀組和第二刀組可以分別屬于不同的繼電器中，并且由這兩個繼電器組成雙通繼電器，也就是使主控處理器可以通繼電器來控制兩組設備的連接。
[0050]模塊化CPCI配線箱還包括光耦開關(guān)，所述光耦開關(guān)用于對所述第一刀組與所述第一真實設備進行光耦隔離，或所述光耦開關(guān)用于對所述第一刀組與所述第一仿真設備進行光耦隔離；且，所述光耦開關(guān)用于對所述第二刀組與所述第二真實設備進行光耦隔離，或所述光耦開關(guān)用于對所述第二刀組與所述第二仿真設備進行光耦隔離。
[0051]光耦開關(guān)能夠起到光電隔離的作用，防止上電時，或者其他瞬時電流過高而燒壞設備。并且使選擇開關(guān)103能夠通過光耦開關(guān)進行控制動作。
[0052]所述主控處理器模塊100還包括CPLD寄存器104，所述CPLD寄存器104用于將所述開關(guān)動作信號發(fā)送至所述選擇開關(guān)103。
[0053]CPLD寄存器104能夠起到暫存指令、數(shù)據(jù)和地址。一個模塊化CPCI配線箱可以包括有多個受主控處理器模塊100所控制的選擇開關(guān)103，每個選擇開關(guān)103負責在兩組設備(如一組設備由第一真實設備和第一仿真設備組成，另一組設備由第二真實設備和第二仿真設備組成，也就是每一組均有一個真實設備和用于對該真實設備進行仿真的仿真設備)之間進行數(shù)據(jù)連接。由此，需要通過給不同的選擇開關(guān)103分配地址(此地址為選擇開關(guān)103地址，也可以稱為二級地址)，才能夠使上位機105所下達的指令正確的到達需要受控的設備處。并且，有些時候，在指令下達之后，是需要延遲動作的，也就是需要通過計數(shù)器來計時，當計時到預設的時間之后再按照預設的方式控制指定的選擇開關(guān)103進行動作，以完成上位機105所下達的控制指令，此時需要暫存數(shù)據(jù)和指令，并且根據(jù)指令中的相關(guān)信息進行計時等功能。
[0054]所述主控處理器模塊100還包括處理器地址判斷單元；處理器地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預先獲取的處理器地址信息相符，若相符，則觸發(fā)指令解析單元102工作。
[0055]使用的時候，一套組網(wǎng)系統(tǒng)(交聯(lián)系統(tǒng))中，如需要對選擇開關(guān)103進行切換指令的下達時，其中，選擇開關(guān)103用于連接某一區(qū)域的一組設備(真實設備和與該真實設備對應的仿真設備)與另一組設備，或者是多個設備。則會通過預設的總線下達其切換指令，切換指令中需要攜帶有地址信息(該地址信息可以稱為處理器地址信息，或者稱為一級地址)，在獲取到切換指令后，處理器地址判斷單元通過判斷切換指令中所攜帶的地址信息是否為該配線箱所預設的處理器地址信息，若是，則應按照該切換指令，對選擇開關(guān)103進行相應的控制動作，若否，則不需要對該切換指令進行響應。
[0056]主控處理器可以通過微處理器芯片的脈沖計時計算相應控制指令的發(fā)送時刻，指令執(zhí)行的時間單位為lus。
[0057]進一步，模塊化CPCI配線箱還包括背板總線模塊106，所述背板總線模塊106包括地址分配單元，用于生成處理器地址信息。一個背板總線模塊106通常與多個主控處理器模塊100連接，并且背板總線模塊106也在控制主控處理器模塊100。
[0058]背板總線模塊106中的地址分配單元用于生成一級地址信息，也就是處理器地址信息。該信息的生成可以由上位機105自行分配也可以由使用者通過如撥碼開關(guān)等元器件進行手動設置。
[0059]進一步，所述主控處理器模塊100還包括:多個處理器接口和與所述每個處理器接口相對應的多個狀態(tài)指示燈，每個所述處理器接口用于連接所述背板總線模塊106與一個所述指令獲取單元101，每個所述指令獲取單元101通過與其對應的所述處理器接口，從所述背板總線模塊106獲取所述切換指令；狀態(tài)指示燈用于顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元101的連接狀態(tài)。
[0060]一個模塊化CPCI配線箱中包括有多個主控處理器，每個主控處理器均包括有一個指令獲取單元101，通過使狀態(tài)指示燈顯示處理器接口與指令獲取單元101的連接狀態(tài)，能夠使使用者清楚的知悉指令獲取單元101是否正常工作。在故障檢查的時候，使用模塊化的布局方式要優(yōu)于雜亂的布局方式，其原因在于檢修的時候，通常會使用替代器件，以替代器件替換下所其所對應的工作器件，查看替換后是否還能夠正常工作，如果電路為雜亂的連接方式，則不容易理順其條理，也就不容易找到等價的器件對原電路中的器件進行替換，模塊化之后，則可以以一個模塊為單位進行替換和檢修，這也是本發(fā)明所提供的模塊化CPCI配線箱的優(yōu)點之一。再此基礎(chǔ)上，還可以使用狀態(tài)指示燈來檢測指令獲取單元101與處理器接口的連接狀態(tài)，也就是能夠顯示指令獲取單元101是否能夠正常獲取切換指令，在發(fā)生故障后，如果狀態(tài)指示燈正常，則可以檢測主控處理器模塊100和選擇開關(guān)103處是否發(fā)生故障，如果狀態(tài)指示燈不正常，則需要檢測背板總線模塊106是否正常工作。
[0061]所述主控處理器模塊100還包括計時單元，用于當計時的時間達到預設的數(shù)值時，觸發(fā)CPLD寄存器104工作。
[0062]如前文所述，上位機105通過背板總線模塊106(實際在使用的時候，背板總線模塊106相當于依附在背板總線上的，背板總線也就是如RS485的總線，并且上位機105可以通過RS485總線，使用ModBus協(xié)議進行切換指令的傳輸，背板總線模塊106負責按照RS485總線協(xié)議實現(xiàn)物理信號的無損傳輸，也可以采用以太網(wǎng)通信方式進行信號傳輸)所下達的切換指令中，可以包含有執(zhí)行的時間，或者延遲預定的時間后再執(zhí)行。那么，則需要通過計時單元來計時并且，當計時的時間達到切換指令中所提供的時間后，再觸發(fā)寄存器進行工作。計時單元可以是CPLD寄存器104的一部分，也可以是使用獨立的計時器(計數(shù)器)
[0063]所述背板總線模塊106包括總線地址判斷單元和切換指令發(fā)送單元，總線地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預先獲取的總線地址信息相符；切換指令發(fā)送單元，若總線地址判斷模塊判斷為是，則用于向所述指令獲取單元101發(fā)送所述切換指令。
[0064]具體使用時，還需要通過總線地址判斷單元來判斷生成的切換指令所對應控制的地址是否為該背板總線模塊106所對應的地址，如果是，則背板總線模塊106接收/生成發(fā)送指令，并且通過切換指令發(fā)送單元發(fā)送給指定的主控處理器模塊100 (也就是最終要發(fā)送給指令獲取單元101)。
[0065]每個背板總線模塊106可以連接多個主控處理器模塊100，也就是在使用的時候，需要將主控處理器模塊100安裝(插接)在背板總線模塊106上，并且，當主控處理器模塊100插接到背板總線模塊106后，通過上下拉電阻檢測到有新的主控處理器摸連接進來，則提示使用者有新的背板總線模塊106插入，具體提示方式如燈光和聲音，并且在主控處理器模塊100插接到背板總線模塊106后，自動為主控處理器模塊100分配地址(一級地址)。
[0066]所述主控處理器模塊100還包括時鐘同步單元，用于根據(jù)獲取的外部時鐘信號，同步調(diào)整本地時鐘。
[0067]為了做到對選擇開關(guān)103進行精準的控制，還需要每個預定的時間來調(diào)整主控處理器的本地時鐘，以使時鐘信號與上位機105 (或者網(wǎng)絡)的時間保持同步，也就能夠使主控處理器模塊100在進行計時后，或者在上位機105告知動作時間(動作時間通常攜帶在切換指令中)后能夠按照預設的時間準確的進行動作，以使真實設備與真實設備，或者使真實設備與仿真設備進行連接，并進一步的進行數(shù)據(jù)交換。
[0068]具體的，主控處理器模塊100和選擇開關(guān)103可以均分布在一塊主繼電器板上，考慮兩組輸入信號和一組輸出信號都需要同通過面板引出，同時兼具單板能夠提供最多的切換路數(shù)，因此優(yōu)先選擇DB78 (SCIC)連接器作為信號輸入輸出連接器，即每一塊繼電器板可實現(xiàn)最大78路信號的切換功能(78個繼電器)。
[0069]主控處理器模塊100與背板總線模塊106的連接采用兩個96Pin的歐式連接器(其中一個用來連接電源、地址、控制信號等?？紤]每塊繼電器單板(裝配有主控處理器模塊100和選擇開關(guān)103)采用單獨的5V或12V供電，考慮電流因素大約需要20Pin，同時地信號20Pin，控制信號包括單板地址配置信號SPin (16個地址)，備用控制信號2Pin，通信信號4Pin (采用RS422或RS485總線，Modbus協(xié)議)，因此96Pin歐式連接器完全滿足要求。另一個連接器用來輸出切換狀態(tài)信號給狀態(tài)指示板(具體連接到狀態(tài)指示燈)，共78個指示狀態(tài)。圖3展示了本發(fā)明各個模塊之間的操作流程。包括如圖301至308，8個步驟，具體如下，用戶首先需要將需要切換的真實設備以及仿真設備，通過接口連線，與配線箱連接完成。然后設定配線箱的地址(尤其是對于級聯(lián)使用的多個配線箱)。之后通過RS485總線遠程控制配線箱，根據(jù)指定地址到達目標配線箱，進入背板總線模塊，經(jīng)過二級地址解析，到達目標主控配線模塊，該模塊的微處理器接收到通斷命令后立即通過CPLD發(fā)出控制命令，控制繼電器(選擇開關(guān))執(zhí)行通斷操作，同時通知狀態(tài)指示板對二極管燈珠點亮或者改變顏色，以告知用戶目標繼電器的當前狀態(tài)。
[0070]圖4示出了與操作流程相對應的模塊化CPCI配線箱工作流程圖，其工作流程如下:
[0071]S401，背板總線模塊通過RS485總線獲取切換指令；
[0072]S402，總線地址判斷單元判斷切換指令是否為本地處理的指令，若是，則執(zhí)行步驟S403 ；
[0073]S403，處理器地址判斷單元判斷切換指令是否為本地需要處理的指令，若是，則執(zhí)行步驟S404 ；
[0074]S404,指令解析單元將切換指令生成開關(guān)動作信號；
[0075]S405,計時單元計時預定的時間向CPLD寄存器發(fā)送觸發(fā)信號；
[0076]S406, CPLD寄存器將開關(guān)動作信號發(fā)給指定的選擇開關(guān)；
[0077]S407，若步驟S406和步驟S407均完成，則選擇開關(guān)選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通；
[0078]S408，開關(guān)指示燈顯示連接狀態(tài)(顯示選擇開關(guān)的連接狀態(tài)，或每個選擇開關(guān)的工作狀態(tài))；
[0079]圖5展示了多個模塊化CPCI配線箱107的連接圖，當上位機105通過RS485總線向各個模塊化CPCI配線箱107下達切換指令，模塊化配線箱接收到切換指令之后，根據(jù)切換指令中所攜帶的地址信息來判斷是否是本地需要執(zhí)行的動作，再繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的操作。
[0080]選擇開關(guān)若為繼電器，選擇方面考慮大部分為信號開關(guān)(例如Arinc429和離散量)，一部分須達到一定的電流額度(例如700mA)，一部分要達到較高電壓(例如28V50mA)，而且又考慮到高密度布局多路開關(guān)或繼電器，同時考慮整體成本，因此針對不同的信號類型，本發(fā)明還提供了三款主控模塊電路板卡。
[0081](I)主控模塊I (適合Arinc429和離散信號量)，如圖6所示，考慮本切換板只需對信號進行切換，因此本方案使用多路集成模擬開關(guān)實現(xiàn)(例如MAX14756, MAX14757, MAX14758等4路模擬開關(guān))，為了可靠地實現(xiàn)關(guān)斷功能，每路信號需要兩路開關(guān)來實現(xiàn)。因此，按照4路模擬開關(guān)芯片設計，單板需使用39片模擬開關(guān)，以及相關(guān)的控制電路。所選模擬開關(guān)的功能原理如圖6所示，每兩路開關(guān)串接一路信號，實現(xiàn)該路信號的通斷。相鄰的每三路端口為一組，分別是兩端和控制端。具體操作步驟如下:將信號的兩端接到板子的相鄰兩個端口 ；控制端接到串口中的某一路；通過RS485協(xié)議的串口端進行遠程控制，實現(xiàn)該路信號的通斷；按照圖6可以看到，Al，BI分別接入需要控制通斷的兩端，ENl接入控制串口的一路信號；其余類推，完成每組A/B端的通斷控制。
[0082](2)主控模塊2 (適合28V50mA和700mA信號)，如圖，7所示，對于28V50mA信號而言，用于模擬開關(guān)可通過電流較小，最大一般只能承受50mA電流，因此為了保證系統(tǒng)的可靠型，本方案中選擇體積小的MOS FET繼電器(例如G3VM-61AY，特點耐壓高、可通過電流500mA)來實現(xiàn)對此類信號的切換。按照單板78路切換功能設計，每路需要兩個繼電器完成帶關(guān)斷的二選一功能，因此單板總共需要156只繼電器來實現(xiàn)。所選MOS繼電器的功能原理如圖7所示。
[0083]對于700mA2.6W信號，由于需要考慮較大的通過電流而對耐壓沒有過高要求，因此在選擇繼電器時則選擇不同型號小體積的MOS FET繼電器(例如G3VM-21AR，最大負載電壓20V，最大負載電流4A)來實現(xiàn)此類信號切換。照單板78路切換功能設計，每路需要兩個繼電器完成帶關(guān)斷的二選一功能，因此單板總共需要156只繼電器來實現(xiàn)。所選MOS繼電器的功能原理如圖7所示，實現(xiàn)二選一的切換，實現(xiàn)端口 705/706或者705/704之間的連通，并通過端口 701/702或者702/703串接的二極管燈柱指示當前連接的狀態(tài)；具體操作步驟如下:
[0084]I，將設備A接到端口 704 ；
[0085]2，將設備B接到端口 705 ；
[0086]3，將設備C接到端口 706 ；
[0087]4，通過遠程控制切換，可以實現(xiàn)設備A/B之間互連；或者設備B/C之間互連；
[0088]5，遠程控制圖中所繪制的吸合開關(guān)，實現(xiàn)端口 705/706或者704/705之間的自由連通。否則，吸合開關(guān)斷開為單向阻斷；
[0089]6，如果端口 705和706之間聯(lián)通，則端口 701和702之間也相通，點亮所串接的二極管燈柱，指示當前連接狀態(tài)；
[0090]7，如果端口 704和705之間聯(lián)通，則端口 702和703之間也相通，點亮所串接的二極管燈柱，指示當前連接狀態(tài)。
[0091]針對所接設備的電氣參數(shù)不同，選擇不同類型的繼電器元件。因此50mA和700mA信號可參照同樣的原理圖。
[0092]本發(fā)明所提供的模塊化CPCI配線箱至少具有如下優(yōu)點:
[0093]1，繼電器切換單路采用模塊化設計，方便增加或減少控制通路數(shù)，同時便于問題通路(出現(xiàn)故障的時候)的排查與更換；
[0094]2，用戶可以通過在配線箱中任意添加主控處理器模塊，也添加了控制不同組設備之間連接的選擇開關(guān)，實現(xiàn)配線端口數(shù)量的增加，而無須額外的配置和其它操作；任何線路的連接邏輯發(fā)生改變，只需要調(diào)整當前線路，而其它線路以及切換邏輯不受任何影響(主控處理器模塊的工作是相對獨立的，也就是一個進行了調(diào)整，不會影響到其他的主控處理器模塊)；
[0095]3，配線箱直接控制被測設備的物理開關(guān)(如通過光耦開關(guān)進行控制)通斷狀態(tài)，無需再增加單獨的理線箱；
[0096]4，每個配線箱通?？勺疃嘀С?4個主控處理器模塊的接入(最大數(shù)量由切換箱的尺寸限制)，通過背板配置地址，地址位數(shù)為4位，剩余兩個地址用于特殊應用；同時每個配線箱有獨立的4位地址(總線地址)，即整個系統(tǒng)可實現(xiàn)15臺信號切換箱組網(wǎng)工作；
[0097]5，通過RS485總線代替使用實時操作系統(tǒng)來保證配線控制的實時性，不但降低了配線箱的開發(fā)成本，而且在保證實時控制的前提下，極大簡化了控制方式。
[0098]本發(fā)明所提供的模塊化CPCI配線箱，通過設置了選擇開關(guān)和主控處理器模塊，其中，主控處理器模塊包括指令解析單元，使指令解析單元通過解析切換指令，來生成開關(guān)動作信號，并且將開關(guān)動作信號提供給選擇開關(guān)，使選擇開關(guān)能夠選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通，進而在更改設備之間的連接方式的時候，通過選擇開關(guān)既能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整，不需要人工手動調(diào)整，使配線的調(diào)整簡便和不易出錯，并且，通過進一步設置了用于進行通信地址核對的處理器地址判斷單元和總線地址判斷單元，使模塊化CPCI配線箱在集合成整個系統(tǒng)的時候能夠針對性的控制某一個選擇開關(guān)進行工作，不會出現(xiàn)由于配線箱數(shù)量的增加，而使切換指令的下達出現(xiàn)錯誤，還設置了用于顯示顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元的連接狀態(tài)的狀態(tài)指示燈，使用者能夠直觀的確定的配線箱中的哪個部分出現(xiàn)了故障，以盡快的解決故障，從而更好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0099]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.模塊化CPCI配線箱，其特征在于，包括:選擇開關(guān)和主控處理器模塊，所述主控處理器模塊包括指令解析單元和指令獲取單元； 指令獲取單元，用于按照預定的總線協(xié)議獲取切換指令； 指令解析單元，用于根據(jù)獲取到的切換指令生成開關(guān)動作信號； 選擇開關(guān)，用于根據(jù)所述開關(guān)動作信號，選擇指定的真實設備與對應仿真設備連通，或選擇指定的真實設備與對應的真實設備連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述選擇開關(guān)包括第一刀組、第二刀組和連接端； 所述第一刀組用于選擇第一真實設備或第一仿真設備與所述連接端的一端電連接；所述第一仿真設備用于對所述第一真實設備進行仿真處理； 所述第二刀組用于選擇第二真實設備或第二仿真設備與所述連接端的另一端電連接；所述第二仿真設備用于對所述第二真實設備進行仿真處理； 連接端，用于導通連接在其兩端的設備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，還包括光耦開關(guān)， 所述光耦開關(guān)用于對所述第一刀組與所述第一真實設備進行光耦隔離，或所述光耦開關(guān)用于對所述第一刀組與所述第一仿真設備進行光耦隔離； 且，所述光耦開關(guān)用于對所述第二刀組與所述第二真實設備進行光耦隔離，或所述光耦開關(guān)用于對所述第二刀組與所述第二仿真設備進行光耦隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括CPLD寄存器， 所述CPLD寄存器用于將所述開關(guān)動作信號發(fā)送至所述選擇開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括處理器地址判斷單元； 處理器地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預先獲取的處理器地址信息相符，若相符，則觸發(fā)指令解析單元工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，還包括背板總線模塊，所述背板總線模塊包括地址分配單元，用于生成處理器地址信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括:多個處理器接口和與每個所述處理器接口相對應的多個狀態(tài)指示燈，每個所述處理器接口用于連接所述背板總線模塊與一個所述指令獲取單元，每個所述指令獲取單元通過與其對應的所述處理器接口，從所述背板總線模塊獲取所述切換指令； 狀態(tài)指示燈用于顯示所述處理器接口與所述指令獲取單元的連接狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括計時單元，用于當計時的時間達到預設的數(shù)值時，觸發(fā)CPLD寄存器工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述背板總線模塊包括總線地址判斷單元和切換指令發(fā)送單元， 總線地址判斷單元，用于判斷所述切換指令中所攜帶的地址信息是否與預先獲取的總線地址信息相符； 切換指令發(fā)送單元，若總線地址判斷模塊判斷為是，則用于向所述指令獲取單元發(fā)送所述切換指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化CPCI配線箱，其特征在于，所述主控處理器模塊還包括時鐘同步單元，用于根據(jù)獲取的外部時鐘信號，同步調(diào)整本地時鐘。
【文檔編號】G05B17/02GK104298125SQ201410428277
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】呂良博, 王雁來 申請人:北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司