[发明专利]一种具有RS422接口的远程矩阵开关控制模块

摘要

本发明涉及一种具有RS422接口的远程矩阵开关控制模块，该模块包括两个硬件子模块，分别是RS422子模块和矩阵开关控制子模块。基于RS422总线的远程控制和大规模矩阵开关的灵活切换是本发明的核心。RS422子模块包括RS422隔离通信单元、FPGA协议编码单元和缓冲驱动单元。矩阵开关控制子模块包括CPLD协议解码单元、列信号驱动单元、行信号驱动单元和继电器阵列单元。本发明性能稳定、可靠性高，具有RS422总线接口，通信速率可达2MB/s，适合于通用的信号开关、路由选择、外部器件的控制等方面。既可满足传统测试设备中对开关量的切换需求，又可广泛应用于温箱、振动台、转台等远程测试平台，弥补了基于PCI、CPCI、PXI总线接口设备的不足。

主权项

一种具有RS422接口的远程矩阵开关控制模块，其特征在于：其组成分为两部分——RS422子模块和矩阵开关控制子模块；其中RS422子模块包括：一RS422隔离通信单元，本单元由RS422收发器和RS422协议芯片构成，RS422收发器将RS422的差分信号——RS422控制指令转换为与RS422协议芯片相匹配的单端TTL电平信号，同时实现差分与单端信号的电气隔离；RS422协议芯片接收来自RS422收发器的串行数据，将其转换为并行数据存储在芯片内部接收FIFO中并产生中断；一FPGA协议编码单元，本单元以FPGA为核心，配合其外围电路构成；FPGA接收来自RS422协议芯片的中断指令，读取其接收FIFO中的数据——RS422控制指令，并将数据转存入FPGA内部的RAM中；FPGA对RAM内的数据进行处理，根据通信协议，产生矩阵开关控制子模块的矩阵开关控制指令；一缓冲驱动单元，本单元由缓冲驱动芯片构成，FPGA输出的信号——矩阵开关控制指令为LVTTL电平信号，经缓冲驱动芯片后，转换为与远端CPLD相匹配的TTL电平信号；矩阵开关控制子模块包括：一CPLD协议解码单元，本单元以CPLD为核心，配合其外围电路构成，接收从RS422子模块下发的矩阵开关控制指令，并进行协议解码，进而产生继电器阵列的列/行控制信号；一继电器阵列单元，本单元由8*16的继电器阵列构成，每列为8个，每行为16个，每个继电器均位于列/行的交叉点处，继电器线圈的正负两端分别由相应的列信号和行信号进行控制；当且仅当继电器线圈正向导通时，继电器触点闭合；继电器的常开触点接被测对象的测试端；阵列中位于奇数行的继电器的静触点接测试仪器的一端，位于偶数行的继电器的静触点接测试仪器的另一端；远程RS422指令控制继电器阵列，选通相应的两个继电器，即可实现测试仪器与被测对象的互联；一列信号驱动单元，本单元以16个P沟道场效应管为核心，对CPLD输出的16路列控制信号进行驱动；每路信号控制一列即8个继电器；每个场效应管的栅极接对应CPLD的输出端，漏极接对应列的继电器线圈的正端，源极接5V电源；一行信号驱动单元，本单元以8个NPN型达林顿管为核心，对CPLD输出的8路行控制信号进行驱动，每路信号控制一行即16个继电器，每个达林顿管的基极接对应CPLD的输出端，集电极接对应行继电器线圈的负端，发射极接地。