[发明专利]信号量采集端口的扩展装置和扩展系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩展装置和一种扩展系统。更具体地，本发明涉及一种用于信号量采集端口的扩展装置和扩展系统。

背景技术

在工业、农业、畜牧业等领域，越来越多的需要能够采集大量模拟量信号及开关量信号的设备。在工程中已有的设备随着工程规模扩大和功能扩充不能满足使用要求的情况下，重新设计或修改设备硬件会造成资金和时间上的浪费，因此需要一种能够根据已有设备的资源来扩充采集信号的端口的扩展装置和扩展方法。这样的扩展装置需要具备低管脚数，灵活，便于开发的特点，且具备根据实际需求进一步调整端口数量的能力。

现有技术中通常会使用嵌入式设备做现场数据采集及控制监测，因此通常情况下用于扩充采集信号的端口的扩展装置需要与这类设备对接。当然，用于扩充采集信号的端口的扩展装置同样可应用在PC或工作站上。但无论与嵌入式设备连接还是与其他终端或采集器连接，在本说明书的上下文中，将这些设备或终端称为扩展装置的上位机。

因此，本发明的目的在于提供一种用于扩展上位机的信号量采集端口的扩展装置和扩展方法。

发明内容

根据本发明的扩展装置和扩展方法可有效解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供一种信号量采集端口的扩展装置，该装置包括：

与上位机通信的第一通信接口；

用于装置扩展的第二通信接口；

与第一通信接口和第二通信接口通信耦合的逻辑器件；

一个或多个模拟量采集单元，和/或

一个或多个开关量输入输出单元；

每个模拟量采集单元具有一个或多个模拟量输入端口，用于采集一个或多个模拟量信号至该逻辑器件，并通过来自逻辑器件的控制信号对所述模拟量输入端口进行配置；

每个开关量输入输出单元具有一个或多个开关量输入输出端口，用于采集开关量输入信号至该逻辑器件和/或输出该逻辑器件驱动的开关量输出信号，并通过来自逻辑器件的控制信号对开关量输入输出端口进行配置。

优选地，该装置进一步包括连接第一通信接口和逻辑器件的第一数字隔离器和/或连接第二通信接口和逻辑器件的第二数字隔离器。

优选地，所述一个或多个模拟量采集单元分别通过串行数字接口与所述逻辑器件连接。

优选地，所述模拟量采集单元包括A/D转换器。

优选地，所述模拟量采集单元进一步包括与所述A/D转换器和所述模拟量输入端口耦合的多选一选择器。

优选地，所述模拟量采集单元进一步包括与所述A/D转换器和所述模拟量输入端口耦合的级联连接的8选1选择器。

优选地，所述模拟量采集单元进一步包括耦合在模拟量输入端口和A/D转换器之间的电压跟随器和耦合在逻辑器件和A/D转换器之间的数字隔离器。

优选地，所述开关量输入输出单元包括一个或多个开关复用器，用于根据来自逻辑器件的控制信号配置所述一个或多个输入输出端口的方向。

优选地，所述开关量输入输出单元进一步包括耦合在开关复用器和逻辑器件之间的隔离器。

优选地，所述隔离器是单向隔离器或双向隔离器。

优选地，所述开关量输入输出单元进一步包括具有输出使能端的隔离器，用于根据来自逻辑器件的控制信号配置所述一个或多个输入输出端口的方向。

优选地，所述具有输出使能的隔离器是具有输出使能的单向隔离器，对于每个输入输出端口：

第一具有输出使能的单向隔离器的输入端与第二具有输出使能的单向隔离器的输出端短接，短接端接至该输入输出端口，第一具有输出使能的单向隔离器的输出端和第二具有输出使能的单向隔离器的输入端分别连接至逻辑器件；

第一和第二具有输出使能的单向隔离器的使能端分别接收来自逻辑器件的控制信号以控制各自的输出状态。

优选地，所述开关量输入输出单元进一步包括与所述输入输出端口耦合的调理电路。

优选地，所述装置进一步包括隔离电源。

根据本发明的另一方面，提供一种信号量采集端口的扩展系统，其特征在于，该扩展系统包括：

用于与上位机通信的上位机通信接口；和

N个如上所述的信号量采集端口的扩展装置，N大于等于1；

其中第一信号量采集端口的扩展装置的第一通信端口用作所述上位机通信接口，

第i+1信号量采集端口的扩展装置的第一通信接口与第i信号量采集端口的扩展装置的第二通信接口连接对第i信号量采集端口的扩展装置实现扩展，1≤i＜N。