[发明专利]模块化基板和模块化仪器

说明书

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，具体涉及一种模块化基板和模块化仪器。

背景技术

模块化仪器通过将不同功能的仪器模块化设计，实现模块级的功能复用，从而方便的组建出新的仪器。然而，目前模块化仪器的标准只停留在模块接口，例如PXI(PCI extensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展)接口这一级，各个模块的设计还是完全由开发者自由发挥，同时大部分模块化仪器都是单板设计，或者即使采用多板设计，也没有统一的标准，造成难以复用。同时，各个模块之间存在大量重复的设计。例如，PXI射频频率参考器和PXI频率合成器，由于都使用PXI总线，因此两个模块都需要实现PXI总线驱动功能；同时，供电从PXI总线上获取，功能模块都需要电路上对这些供电进行去耦、滤波等处理，甚至还需提供其他规格的电源；功能模块在集成时都有开始触发、时钟同步、事件同步等需求。可见，目前例如PXI模块化仪器设计中仍然存在大量的重复电路和重复设计，大大的增加了开发成本。

此外，由于PXI等设备有严格的结构方面的标准，因此，电路板与前面板的相对位置是固定的，也就造成了电路板上的I/O连接器与面板的位置完全固定，偏向前面板的左侧。因此，在一些高频应用的电路板中，当电路板正反两面都需要进行屏蔽时，位于前面板左侧的一面因空间太窄无法设计屏蔽腔，同时也给前面板的连接器设计造成难度。

因此，如何实现包括例如PXI总线驱动、通用电源供应、以及同步等公共的功能，并使得前面板连接器布局合理，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中上述不足，提供一种模块化基板和模块化仪器，实现了多种总线驱动、通用电源供应、以及同步等公共功能的集成化设计。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该模块化基板，能与功能板适配，包括总线驱动模块、板间通信模块和板间连接器，其中：

所述总线驱动模块，与接口模块和所述板间通信模块连接，用于实现与所述接口模块连接的总线的驱动和协议翻译，并基于接口协议实现与系统控制器之间的通信；

所述板间通信模块，与所述板间连接器连接，用于实现所述模块化基板与所述功能板之间的通信，实现对所述功能板的配置，获取所述功能板的状态或数据；以及，触发所述总线驱动模块将所述功能板的状态或数据发送给系统控制器；

所述板间连接器，能与所述功能板连接，用于提供所述模块化基板与所述功能板之间的电气连接。

优选的是，所述总线驱动模块中，所述总线驱动模块包括多个寄存器，对总线的驱动和协议翻译功能为对总线的驱动以及解析和控制总线的时序，其中：

所述总线驱动模块将从总线上获取的控制指令缓冲在寄存器指令中，并触发所述板间通信模块，实现寄存器指令到所述板间通信模块的转换；

以及，所述总线驱动模块将所述功能板的状态数据基于总线协议，发送给系统控制器。

优选的是，所述板间通信模块，用于将来自所述总线驱动模块的寄存器指令翻译成板间通信协议的格式，发送给所述功能板，实现对所述功能板的配置；以及，将来自所述功能板的状态或数据进行解析，并转换成寄存器状态数据，并触发所述总线驱动模块。

优选的是，所述板间连接器包括电源和地信号的连接线、所述模块化基板到所述功能板的下行通信信号线、所述功能板到所述模块化基板的上行通信信号线、板间时钟信号线、JTAG信号线、所述模块化基板到所述功能板的触发信号线、所述功能板到所述模块化基板的同步信号线中的至少一种。

优选的是，所述总线提供至少一个规格的基准电源，或者，所述模块化基板设有能提供用于连接具备至少一个规格的基准电源的电源适配器的接口；所述模块化基板还包括与所述板间连接器和接口模块连接的通用电源转换模块，所述通用电源转换模块至少包括去耦电路、滤波电路，用于对所述基准电源进行去耦处理以及滤波器处理。

优选的是，所述通用电源转换模块还包括电压转换电路，所述电压转换电路为DC-DC转换电路，用于将所述基准电源进一步转换为其他规格的扩充电源。

优选的是，所述模块化基板还包括与板间连接器连接的同步管理模块，所述同步管理模块包括电平转换电路、静电防护电路、过压隔离电路或过流隔离电路，用于实现所述模块化基板与外部设备连接的I/O接口的信号防护和转换，并将转换后的I/O接口的信号通过所述板间连接器传送至所述功能板。