專利名稱：支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)及方法，特別涉及一種支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
開關(guān)系統(tǒng)是自動測試系統(tǒng)中信號傳輸和分配的中樞，借助開關(guān)系統(tǒng)的不同組態(tài)，可以充分利用自動測試系統(tǒng)的有限資源，實現(xiàn)各種激勵和檢測信號的靈活路由。矩陣開關(guān)是一種靈活的開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)任意輸入信號到任意輸出端口的連接，通過不同開關(guān)的切換，可以將電源和測試信號切換到任意被測對象的輸入端口，同時將被測對象的輸出信號切換到相應(yīng)的測試儀器。在自動測試過程中，為能夠精確定時切換信號或?qū)Σ煌盘栠M(jìn)行同步切換操作，以滿足以下兩種要求(I)使激勵信號及時達(dá)到待測設(shè)備或?qū)μ囟〞r刻的信號參數(shù)進(jìn)行測量；(2)使不同通道信號同時到達(dá)待測設(shè)備或?qū)ο嚓P(guān)通道信號相位參數(shù)進(jìn)行測量；目前通常的方法是在應(yīng)用程序中采用軟件定時，經(jīng)過操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序向硬件發(fā)送信號切換命令。然而對信號切換實時性要求較高的場合，使用軟件定時會經(jīng)過多層系統(tǒng)調(diào)用，信號切換的絕對時刻不能滿足精確的時間要求且不同開關(guān)模塊之間不能同步切換信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有開關(guān)模塊中不能實現(xiàn)精確時間定時切換信號和不同開關(guān)模塊之間不能同步切換信號的問題，提供一種支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的一種支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)，它包括矩陣開關(guān)，其特征在于它還包括開關(guān)切換命令打包單元、開關(guān)切換命令緩沖區(qū)、寄存器組、開關(guān)切換命令控制單元、開關(guān)切換命令執(zhí)行單元和總線接口 ；矩陣開關(guān)為N行M列的繼電器陣列；總線接口的矩陣開關(guān)切換命令信號輸出端與開關(guān)切換命令打包單元的矩陣開關(guān)切換命令信號輸入端連接，開關(guān)切換命令打包單元的打包開關(guān)切換命令信號輸出端連接開關(guān)切換命令緩沖區(qū)的矩陣開關(guān)命令信號輸入端；開關(guān)切換命令緩沖區(qū)是深度為2XN、位寬為2XM的先入先出存儲器；開關(guān)切換命令緩沖區(qū)存儲命令個數(shù)信號輸出端連接寄存器組的緩沖區(qū)存儲命令個數(shù)輸入端；寄存器組的緩沖區(qū)存儲數(shù)據(jù)個數(shù)滿的信號輸出端與總線接口的信號輸入端連接;總線接口的工作模式信號輸出端連接寄存器組的工作模式信號輸入端；、
總線接口的觸發(fā)啟動信號輸出端連接開關(guān)切換命令控制單元的觸發(fā)啟動信號輸入端;開關(guān)切換命令控制單元的讀取參數(shù)信號端口連接寄存器組的參數(shù)信號的端口 ；開關(guān)切換命令控制單元的讀取命令信號端口連接開關(guān)切換命令緩沖區(qū)的命令的讀取命令號端口；開關(guān)切換命令控制單元中的命令信號輸出端連接開關(guān)切換命令執(zhí)行單元命令信號輸入端。所述矩陣開關(guān)控制方法的過程包括兩個線程，所述兩個線程并行執(zhí)行，所述兩個線程為第一線程開關(guān)切換命令打包單元檢測并讀取總線接口發(fā)送的矩陣開關(guān)命令信號，并將所述矩陣開關(guān)命令信號進(jìn)行打包后發(fā)送給開關(guān)切換命令緩沖區(qū)，寄存器組存儲并實時更新開關(guān)切換命令緩沖區(qū)中存入的開關(guān)命令的條數(shù)，通過總線接口讀取寄存器組中存儲的開關(guān)切換命令緩沖區(qū)中存入的開關(guān)命令的條數(shù)，當(dāng)所述開關(guān)命令的條數(shù)等于2N時，停止向總線接口發(fā)送矩陣開關(guān)命令信號，N為正整數(shù)；第二線程總線接口發(fā)送工作模式信息存儲至寄存器組，開關(guān)切換命令控制單元讀取寄存器組中的工作模式信息，并根據(jù)所述工作模式信息中的工作模式及相關(guān)參數(shù)控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作；所述工作模式信號中的工作模式包括立即執(zhí)行模式、命令觸發(fā)模式、硬線單次觸發(fā)模式和硬線連續(xù)觸發(fā)模式。本發(fā)明的優(yōu)點在于通過對開關(guān)運行模式的配置，可實現(xiàn)立即運行、命令觸發(fā)、硬線 單次觸發(fā)、硬線連續(xù)觸發(fā)4種開關(guān)切換模式，總線接口提供的觸發(fā)輸入信號，還可以將多個模塊級聯(lián)組成大規(guī)模的開關(guān)系統(tǒng)，滿足復(fù)雜測試中信號切換的高時間精度和同步性的要求。


圖I是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的原理圖。圖2是本發(fā)明的方法的命令觸發(fā)模式的工作流程示意圖。圖3是本發(fā)明的方法的硬線單次觸發(fā)模式的工作流程示意圖。圖4是本發(fā)明的方法的硬線連續(xù)觸發(fā)模式的工作流程示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖I說明本實施方式，本發(fā)明的一種支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)，它還包括開關(guān)切換命令打包單元I、開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2、寄存器組3、開關(guān)切換命令控制單元4、開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5和總線接口 6 ；矩陣開關(guān)為N行M列的繼電器陣列；總線接口 6的矩陣開關(guān)切換命令信號輸出端與開關(guān)切換命令打包單元I的矩陣開關(guān)切換命令信號輸入端連接，開關(guān)切換命令打包單元I的打包開關(guān)切換命令信號輸出端連接開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2的矩陣開關(guān)命令信號輸入端；開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2是深度為2XN、位寬為2XM的先入先出存儲器；開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2存儲命令個數(shù)信號輸出端連接寄存器組3的緩沖區(qū)存儲命令個數(shù)輸入端；寄存器組3的緩沖區(qū)存儲數(shù)據(jù)個數(shù)滿的信號輸出端與總線接口 6的信號輸入端連接;總線接口 6的工作模式信號輸出端連接寄存器組3的工作模式信號輸入端；總線接口6的觸發(fā)啟動信號輸出端連接開關(guān)切換命令控制單元4的觸發(fā)啟動信號輸入端；開關(guān)切換命令控制單元4的讀取參數(shù)信號端口連接寄存器組3的參數(shù)信號的端 Π ；開關(guān)切換命令控制單元4的讀取命令信號端口連接開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2的命令的讀取命令信號端口；開關(guān)切換命令控制單元4中的命令信號輸出端連接開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5命令信號輸入端。
具體實施方式
二 本實施方式是基于所述的支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)的矩陣開關(guān)控制方法，所述矩陣開關(guān)控制方法的過程包括兩個線程，所述兩個線程并行執(zhí)行，所述兩個線程為第一線程開關(guān)切換命令打包單元I檢測并讀取總線接口 6發(fā)送的矩陣開關(guān)命令信號，并將所述矩陣開關(guān)命令信號進(jìn)行打包后發(fā)送給開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2，寄存器組3存儲并實時更新開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2中存入的開關(guān)命令的條數(shù)，通過總線接口 6讀取寄存器組3中存儲的開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2中存入的開關(guān)命令的條數(shù)，當(dāng)所述開關(guān)命令的條數(shù)等于2N時，停止向總線接口 6發(fā)送矩陣開關(guān)命令信號，N為正整數(shù)；第二線程總線接口 6發(fā)送工作模式信息存儲至寄存器組3，開關(guān)切換命令控制單元4讀取寄存器組3中的工作模式信息，并根據(jù)所述工作模式信息中的工作模式及相關(guān)參數(shù)控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作；所述工作模式信號中的工作模式包括立即執(zhí)行模式、命令觸發(fā)模式、硬線單次觸發(fā)模式和硬線連續(xù)觸發(fā)模式。開關(guān)切換命令控制單元4通過控制寄存器的不同配置和對總線接口 6觸發(fā)信號的檢測，將開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2中的命令以不同模式讀入開關(guān)切換命令執(zhí)行單元I中；開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5通過對開關(guān)切換命令的解析，控制相應(yīng)的硬件電路完成最終的繼電器
開/關(guān)操作。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為立即執(zhí)行模式時，開關(guān)切換命令控制單元4控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下開關(guān)切換命令控制單元4逐條讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2中的所有命令信號，并依次發(fā)送給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5執(zhí)行相應(yīng)命令，直到開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2內(nèi)的所有命令信號均被執(zhí)行完畢為止。
具體實施方式
四結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同的是，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為命令觸發(fā)模式時，開關(guān)切換命令控制單元4控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下工作模式信息中包括工作模式、觸發(fā)有效位TRI_CMD和信號切換時間延時 ΜΕ_INTERVAL,步驟一開關(guān)切換命令控制單元4判斷工作模式信號中的觸發(fā)有效位TRI_CMD是否為1，如果判斷結(jié)果為否，則再次讀取寄存器組3中的工作模式信 息并進(jìn)行判斷，直到所述觸發(fā)有效位TRI_CMD為I時，執(zhí)行步驟二 ；步驟二 開關(guān)切換命令控制單元4讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2中的一條命令信號，并根據(jù)所述命令信號發(fā)送命令給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5執(zhí)行，控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作；步驟三開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5延時HME_INTERVAL，然后返回執(zhí)行步驟二，直到所述開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2內(nèi)的所有命令讀取并執(zhí)行完畢為止。
具體實施方式
五結(jié)合圖3說明本實施方式,本實施方式與具體實施方式
一不同的是，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為硬線單次觸發(fā)模式時，開關(guān)切換命令控制單元4控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下步驟A :開關(guān)切換命令控制單元4檢測總線接口 6是否有觸發(fā)啟動信號的上升沿輸入，當(dāng)檢測到所述觸發(fā)啟動信號的上升沿時，執(zhí)行步驟二 ；步驟B :開關(guān)切換命令控制單元4讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2中的一條命令信號，并根據(jù)所述命令信號發(fā)送命令給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5執(zhí)行，控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作；步驟C :返回步驟一，直到所述開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2內(nèi)的所有命令讀取并執(zhí)行完畢。
具體實施方式
六結(jié)合圖4說明本實施方式,本實施方式與具體實施方式
一不同的是，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為硬線連續(xù)觸發(fā)模式時，開關(guān)切換命令控制單元4控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下工作模式信息中包括工作模式和信號切換時間延時HME_INTERVAL，步驟E :開關(guān)切換命令控制單元4檢測總線接口 6是否有觸發(fā)啟動信號的上升沿輸入，當(dāng)檢測到所述觸發(fā)啟動信號的上升沿時，執(zhí)行步驟二 ；步驟F :開關(guān)切換命令控制單元4讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2中的一條命令信號，并根據(jù)所述命令信號發(fā)送命令給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5執(zhí)行，控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作；步驟G :開關(guān)切換命令執(zhí)行單元5延時TIME_INTERVAL，然后返回執(zhí)行步驟二，直到所述開關(guān)切換命令緩沖區(qū)2內(nèi)的所有命令讀取并執(zhí)行完畢為止。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一不同的是，所述矩陣開關(guān)的四種不同的工作模式適用于VXI、PXI、總線接口 6等標(biāo)準(zhǔn)儀器總線。
權(quán)利要求
1.支持四種工作模式的矩陣開的控制系統(tǒng)，它包括矩陣開關(guān)，其特征在于，它還包括開關(guān)切換命令打包單元(I)、開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)、寄存器組(3)、開關(guān)切換命令控制單元(4)、開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)和總線接口(6)； 矩陣開關(guān)為N行M列的繼電器陣列； 總線接口(6)的矩陣開關(guān)切換命令信號輸出端與開關(guān)切換命令打包單元(I)的矩陣開關(guān)切換命令信號輸入端連接，開關(guān)切換命令打包單元(I)的打包開關(guān)切換命令信號輸出端連接開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)的矩陣開關(guān)命令信號輸入端； 開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)是深度為2XN、位寬為2XM的先入先出存儲器； 開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)存儲命令個數(shù)信號輸出端連接寄存器組(3)的緩沖區(qū)存儲命令個數(shù)輸入端； 寄存器組(3)的緩沖區(qū)存儲數(shù)據(jù)個數(shù)滿的信號輸出端與總線接口(6)的信號輸入端連接; 總線接口(6)的工作模式信號輸出端連接寄存器組(3)的工作模式信號輸入端； 總線接口(6)的觸發(fā)啟動信號輸出端連接開關(guān)切換命令控制單元(4)的觸發(fā)啟動信號輸入端； 開關(guān)切換命令控制單元(4)的讀取參數(shù)信號端口連接寄存器組(3)的參數(shù)信號的端Π ； 開關(guān)切換命令控制單元(4)的讀取命令信號端口連接開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)的命令的讀取命令信號端口； 開關(guān)切換命令控制單元(4)中的命令信號輸出端連接開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)命令信號輸入端。
2.基于權(quán)利要求I所述的支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)的矩陣開關(guān)控制方法，其特征在于，所述矩陣開關(guān)控制方法的過程包括兩個線程，所述兩個線程并行執(zhí)行，所述兩個線程為 第一線程 開關(guān)切換命令打包單元(I)檢測并讀取總線接口(6)發(fā)送的矩陣開關(guān)命令信號，并將所述矩陣開關(guān)命令信號進(jìn)行打包后發(fā)送給開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)， 寄存器組(3)存儲并實時更新開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)中存入的開關(guān)命令的條數(shù)，通過總線接口(6)讀取寄存器組(3)中存儲的開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)中存入的開關(guān)命令的條數(shù)，當(dāng)所述開關(guān)命令的條數(shù)等于2N時，停止向總線接口(6)發(fā)送矩陣開關(guān)命令信號，N為正整數(shù)； 第二線程 總線接口(6)發(fā)送工作模式信息存儲至寄存器組(3)， 開關(guān)切換命令控制單元(4)讀取寄存器組(3)中的工作模式信息，并根據(jù)所述工作模式信息中的工作模式及相關(guān)參數(shù)控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作； 所述工作模式信號中的工作模式包括立即執(zhí)行模式、命令觸發(fā)模式、硬線單次觸發(fā)模式和硬線連續(xù)觸發(fā)模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矩陣開關(guān)控制方法，其特征在于，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為立即執(zhí)行模式時，開關(guān)切換命令控制單元(4)控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下 開關(guān)切換命令控制單元(4)逐條讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)中的所有命令信號，并依次發(fā)送給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)執(zhí)行相應(yīng)命令，直到開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)內(nèi)的所有命令信號均被執(zhí)行完畢為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矩陣開關(guān)控制方法，其特征在于，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為命令觸發(fā)模式時，開關(guān)切換命令控制單元(4)控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下 工作模式信息中包括工作模式、觸發(fā)有效位TRI_CMD和信號切換時間延時TIME_INTERVAL, 步驟一開關(guān)切換命令控制單元(4)判斷工作模式信號中的觸發(fā)有效位TRI_CMD是否為1，如果判斷結(jié)果為否，則再次讀取寄存器組(3)中的工作模式信息并進(jìn)行判斷，直到所述觸發(fā)有效位TRI_CMD為I時，執(zhí)行步驟二 ； 步驟二 開關(guān)切換命令控制單元(4)讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)中的一條命令信號，并根據(jù)所述命令信號發(fā)送命令給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)執(zhí)行，控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作； 步驟三開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)延時TME_INTERVAL，然后返回執(zhí)行步驟二，直到所述開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)內(nèi)的所有命令讀取并執(zhí)行完畢為止。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矩陣開關(guān)控制方法，其特征在于，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為硬線單次觸發(fā)模式時，開關(guān)切換命令控制單元(4)控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下 步驟A :開關(guān)切換命令控制單元(4)檢測總線接口(6)是否有觸發(fā)啟動信號的上升沿輸入，當(dāng)檢測到所述觸發(fā)啟動信號的上升沿時，執(zhí)行步驟二 ； 步驟B :開關(guān)切換命令控制單元(4)讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)中的一條命令信號，并根據(jù)所述命令信號發(fā)送命令給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)執(zhí)行，控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作； 步驟C :返回步驟一，直到所述開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)內(nèi)的所有命令讀取并執(zhí)行完畢。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矩陣開關(guān)控制方法，其特征在于，當(dāng)工作模式信號中的工作模式為硬線連續(xù)觸發(fā)模式時，開關(guān)切換命令控制單元(4)控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作的過程如下 工作模式信息中包括工作模式和信號切換時間延時TIME_INTERVAL， 步驟E :開關(guān)切換命令控制單元(4)檢測總線接口(6)是否有觸發(fā)啟動信號的上升沿輸入，當(dāng)檢測到所述觸發(fā)啟動信號的上升沿時，執(zhí)行步驟二 ； 步驟F :開關(guān)切換命令控制單元(4)讀取開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)中的一條命令信號，并根據(jù)所述命令信號發(fā)送命令給開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)執(zhí)行，控制矩陣開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)動作； 步驟G :開關(guān)切換命令執(zhí)行單元(5)延時TIME_INTERVAL，然后返回執(zhí)行步驟二，直到所述開關(guān)切換命令緩沖區(qū)(2)內(nèi)的所有命令讀取并執(zhí)行完畢為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矩陣開關(guān)控制方法，其特征在于，所述的四種工作模式均適用于VXI、PXI、M接口標(biāo)準(zhǔn)儀器總線。
全文摘要
支持四種工作模式的矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)及方法，涉及一種矩陣開關(guān)的控制系統(tǒng)，為了解決現(xiàn)有開關(guān)模塊中不能實現(xiàn)精確時間定時切換信號和不同開關(guān)模塊之間不能同步切換信號的問題。命令打包單元用來對總線接口數(shù)據(jù)打包成開關(guān)切換命令碼，緩沖區(qū)用來存儲連續(xù)開關(guān)切換命令，寄存器組用來設(shè)置開關(guān)切換命令控制單元工作模式和實時監(jiān)控開關(guān)切換命令緩沖區(qū)的狀態(tài)；開關(guān)切換命令控制單元控制開關(guān)切換命令執(zhí)行單元執(zhí)行命令；通過總線接口輸入的工作模式信息，可實現(xiàn)立即運行、命令觸發(fā)、硬線單次觸發(fā)、硬線連續(xù)觸發(fā)4種開關(guān)切換模式。它用于控制矩陣開關(guān)。
文檔編號H03K19/177GK102664622SQ20121005000
公開日2012年9月12日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者喬立巖, 劉兆慶, 張毅剛, 彭喜元, 杜威達(dá), 陳長春 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)