[发明专利]一种基于总线型拓扑的仪器总线系统

说明书

技术领域

本发明涉及仪器总线技术领域。更具体地，涉及一种基于总线型拓扑的仪器总线系统。

背景技术

对于任何一个可以与系统级测试关联的仪器而言，总线是一个必不可少的单元，在测试设备及系统中承载着数据传输和控制等的重要功能。目前，使用较多的仪器总线为PXI、VXI、RS-485、RS-422等，模拟器嵌入式计算机与各个子模块之间使用RS-485总线通讯，采用HDLC协议进行数据传输。RS-485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mv的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。有些RS-485收发器修改输入阻抗以便允许将多达8倍以上的节点数连接到相同总线。RS-485最常见的应用是在工业环境下可编程逻辑控制器内部之间的通信。但是，如果对各个模块的通讯协议进行改动，则需要进行逻辑层面的修改，不利于系统的扩展。

总线型拓扑结构是指采用单根传输线作为总线，所有工作站都共用一条总线。在总线型拓扑结构下，系统只需对各个模块设置分别一个IP地址，即可实现对各个模块通讯协议的更改，而无需进行逻辑层面的修改，能增强系统的可扩展性。

因此，需要提供一种能够满足通用化、网络化和模块化要求的基于总线型拓扑的仪器总线系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够满足通用化、网络化和模块化要求的基于总线型拓扑的仪器总线系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于总线型拓扑的仪器总线系统，该仪器总线系统包括嵌入式计算机模块、应用模块和交换机模块，嵌入式计算机模块和应用模块通过总线型拓扑电连接后经交换机模块与远程网络连接。在总线型拓扑结构下，系统只需对各个模块设置分别一个IP地址，即可实现对各个模块通讯协议的更改，而无需进行逻辑层面的修改，能增强系统的可扩展性。

优选地，应用模块包括通讯模块、模拟量模块和信号量模块。应用模块包括的子模块并不仅限于上述三种，应根据接入设备和测量量进行确定。

优选地，嵌入式计算机模块和通讯模块、模拟量模块及信号量模块通过总线型拓扑电连接。总线型拓扑网络总线为独占总线，经过交换模块对远程数据进行转发。

优选地，通讯模块、模拟量模块和信号量模块采用LVDS总线进行模块之间的通讯总线。LVDS(Low-Voltage Differential Signaling)指低电压差分信号传输模式，具有高数据传输率、高噪声抑制能力、低功耗、低噪声的特点，能够完成可靠的信号传输。

优选地，交换机模块选用FPGA芯片作为交换机，FPGA(Field－Programmable Gate Array)为现场可编程门阵列。

进一步优选地，FPGA芯片通过以下方式进行功能配置与控制：

1)、通过上拉或下拉电阻，配置芯片引脚电平；

2)、通过MII/RMII接口，外部处理器使用SMI接口访问MII寄存器，进行芯片控制和管理；

3)、通过配置芯片EEPROM，芯片启动时自动读取EEPROM芯片内容，配置片内寄存器。

优选地，仪器总线系统还包括变压器模块，用于进行不同设备间的差分电压转换，通过变压器进行电压变换与隔离，提高安全性能。

进一步优选地，变压器模块中变压器具有对称的TX与RX接口，对称的TX与RX接口支持端口自动翻转，其中TX为发送数据接口，RX为接收数据接口。

优选地，变压器模块中变压器支持IEEE802.3u标准和ANSI X3.263标准，传输速率满足10/100M以太网需求。

本发明的有益效果如下：

本发明中基于总线型拓扑的仪器总线系统，能够满足通用化网络化的要求，使系统具备模块化特性，同时LVDS总线作为各个模块之间的通讯总线，具有高数据传输率、高噪声抑制能力、低功耗、低噪声的特点，能够完成可靠的信号传输。总线型拓扑网络总线作为独占的总线，提高了数据吞吐速率，模块之间的独立性得到加强，能够为以后的网络化仪器和拓扑结构网络测试系统做基础技术储备。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出基于总线型拓扑的仪器总线系统结构示意图。

图2示出实例1中8端口交换机模式示意图。