专利名称：一种多通道光功率计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光测试领域中的光功率计，特别是涉及一种多通道光功率计。
背景技术：
光功率计是光纤测试和光器件测试的必备设备，广泛用于工程现场测试和生产测试，相对于单双通道功率计设备，多通道光功率计实现了多个通道光功率同步测试，提升了测试效率，当前多通道光功率计采用通用异步接收/发送装置(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,简称“UART”)实现主控板和前端测试板之间通信，由于UART不属于总线，只能实现I对I的通信，因此主控板必须采用很多个UART端口，用于通信的UART连线数量多，同时限于UART的特点，通信的速率低；另外，UART通信不具备帧概念，在持续高负荷数据通信的情况下应用不便。
实用新型内容本实用新型提供一种具有支持带电插拔、布线简洁、传送高效、数据自然成帧的多通道光功率计。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种多通道光功率计，包括控制板和多个前端测试板，所述控制板通过CAN总线分别与多个前端测试板相连，测试数据和命令通过CAN总线完成传送。所述CAN总线布置在背板上，所述控制板和前端测试板分别通过各自的连接器与背板上的CAN总线相连。所述CAN总线为一条或多条。所述CAN总线通过背板首尾两端连至所述主控板，所述主控板上在CAN总线首尾端通过电阻实现电气匹配。所述前端测试板的连接器上具有地址编码管脚。所述前端测试板包括依次串联的光电传感器、滤波放大电路和低噪声采集电路；所述低噪声采集电路的输出端与MCU控制芯片的SPI端口相连；所述MCU控制芯片的三个I/O脚与所述背板上的槽位地址线相连；所述MCU控制芯片的CAN通道通过CAN驱动芯片与背板上的CAN总线相连。所述控制板采用32位MCU作为控制核心，具备两个CAN接口、2个SPI端口、一个UART接口、一个以太网接口、一个USB接口、多个I/O端口，并通过两路SPI端口扩展出2路CAN通道。有益效果由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本实用新型基于CAN总线具有支持带电插拔、布线简洁、传送高效、数据自然成帧的优点，CAN总线对数据帧进行了完备定义，且总线具有冲突回避与重传机制，且可以方便实现广播通信，设备只需要应用层数据协议定义清楚，即可实现基于数据帧的高效通信。本实用新型将每一条CAN总线的两端均连至控制板，在控制板上进行电阻匹配，从而保证前端控制板电路的一致。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型中前端测试板的结构方框图；图3是本实用新型中前端测试板的软件工作图；图4是本实用新型中控制板的结构方框图；图5是本实用新型中控制板的软件工作图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本实用新型的实施方式涉及一种多通道光功率计，如图1所示，包括控制板和多个前端测试板，所述控制板通过CAN总线分别与多个前端测试板相连。其中，所述CAN总线可以布置在背板上，所述控制板和前端测试板分别通过各自的连接器与背板上的CAN总线相连。本实用新型运用CAN总线实现多通道光功率计的设备内通信，在控制板和前端测试板之间进行数据和控制命令传送。每条CAN总线上挂载多块前端测试板，一个设备内可以实现多条CAN总线，每块前端测试板上具备一个或多个测试通道，从而实现数据传送速度较高的多通道测试。根据CAN总线的电气特性，需要在一条总线的两端进行电阻匹配，以保证数据的可靠传送，为了避免各前端控制板的电路不一致，本实用新型将每一条CAN总线的两端均连至控制板，在控制板上进行电阻匹配，从而保证前端测试板电路的一致。每个前端测试板连接器均具有地址编码管脚，前端测试板通过读取地址编码管脚获知自己的地址码。下面通过一个具体的实施例来进一步说明本实用新型。本设计实例采用4条CAN总线，每条总线上最多挂载6块前端测试板，每块前端测试板具备两个测试通道，整个多通道光功率计实现多达48个光功率测试通道。前端测试板的硬件构成见图2，采用具有CAN�？榈�8位MCU作为控制芯片，入射的光信号经过光电传感器转换为电信号，经过滤波放大电路，进入高精度低噪声采样电路，MCU通过SPI端口轮流对两路光电信号采样。MCU的三个I/O脚连至背板上的槽位地址线，槽位不同，该三根地址线的电平配置不同，前端测试板上电后读取该三根地址线的数值，从而知道所在的槽位编号，根据槽位信息配置CAN接收过滤寄存器，从而保证只有符合本地址的CAN数据帧才能被本测试板的CAN模块接收。“板在位信息”是MCU —个I/O通过背板连至主控，当前端测试板上电完成后，将该管脚电平拉低，从而告知主控该槽位测试板在位。EEPROM用于存放本测试板上的校准信息、配置信息，MUC通过IIC总线与EEPROM相连，完成数据的读写操作。CAN通道通过CAN驱动芯片连接至背板槽位上的CAN端口，MCU通过片内CAN�？榈募拇嫫魇迪侄訡AN的操作。前端测试板的软件采用固件方式实现，无操作系统，软件结构如图3所示，软件通过各种中断驱动，包括SPI中断、IIC中断、定时中断、CAN驱动，在主循环中执行数值计算、非实时命令的解释与处理。主控板硬件结构图如图3所示，采用32位MCU作为控制核心，选用具备两个CAN接口、2个以上SPI接口、一个以上UART接口、一个以上以太网接口、一个以上USB接口、多个I/O端口的MCU型号；通过两路SPI扩展出2路CAN通道，一共形成4路CAN总线，各条CAN通道的首尾均连至主控板，放置电气匹配电阻，使电气匹配与前端测试板无关。MCU的UART端口外连RS232驱动芯片，形成整机的RS232通信端口 ；MCU的USB端口外连电平驱动器件，形成整机的USB通信端口 ；MCU的RMII端口外连以太PHY芯片，形成整机的IOOMbps以太网端口 ；通过IIC总线与EEPROM相连，EEPROM中存储整机配置信息。主控板软件在嵌入式多任务操作系统上实现，结构如图4所示，主要完成底层各驱动的开发，包括多个定时器中断处理程序、CAN驱动程序、以太网驱动程序、UART驱动程序、SPI驱动程序。应用任务实现PC通信处理任务和CAN通信数据帧处理任务，其中PC通信数据处理任务接收解析网络数据、给予回复、将网络数据命令转成CAN通信数据命令；CAN通信数据帧处理任务完成CAN通信的发起、CAN数据的接收解释，并将测试数据放置缓存。主控板形成中转控制功能，与上位机通信，接收控制命令并转发至相应前端测试板，接收信息和状态获取命令，将相应前端通道的情况上传给PC。CAN通信协议设计，利用CAN数据帧11位标识字符，携带目的板地址、源板地址、命令大类信息，8字节数据区携带有效负荷传。包括包头部，当一个数据包超过8个字节时，数据包分成多帧传送完成。数据包分为广播和单播两种，广播类型需要CAN总线上所有的前端板对通信包产生响应，单播只有目标板回应。主控对通信设置超时，当通信时间超出预定要求时，一次通信以超时方式结束。 设备与PC之间的通信优先采用以太网方式进行，设备内实现一个UDP5000端口的服务器，当收到获取测试数据读取的命令时，一次将所有通道的测试数据传送给PC机，同时包括各通道数据是否有效标识；当接收到需要CAN转发的数据命令时，将网络命令数据转换成CAN数据格式，发起CAN通信，同时将网络命令处理情况回复给PC，PC可以通过发送命令查询前一命令的执行情况。本实用新型基于CAN总线具有支持带电插拔、布线简洁、传送高效、数据自然成帧的优点，CAN总线对数据帧进行了完备定义，且总线具有冲突回避与重传机制，设备只需要应用层数据协议定义清楚，即可实现基于数据帧的高效通信，且可方便实现广播通信。本实用新型将每一条CAN总线的两端均连至控制板，在控制板上进行电阻匹配，从而保证前端控制板电路的一致。
权利要求1.一种多通道光功率计，包括控制板和多个前端测试板，其特征在于，所述控制板通过CAN总线分别与多个前端测试板相连，测试数据和命令通过CAN总线完成传送。
2.根据权利要求1所述的多通道光功率计，其特征在于，所述CAN总线布置在背板上，所述控制板和前端测试板分别通过各自的连接器与背板上的CAN总线相连。
3.根据权利要求1所述的多通道光功率计，其特征在于，所述CAN总线为一条或多条。
4.根据权利要求2所述的多通道光功率计，其特征在于，所述CAN总线通过背板首尾两端连至所述主控板，所述主控板在CAN总线首尾端通过电阻实现电气匹配。
5.根据权利要求2所述的多通道光功率计，其特征在于，所述前端测试板的连接器上具有地址编码管脚。
6.根据权利要求2所述的多通道光功率计，其特征在于，所述前端测试板包括依次串联的光电传感器、滤波放大电 路和低噪声采集电路；所述低噪声采集电路的输出端与MCU控制芯片的SPI端口相连；所述MCU控制芯片的三个I/O脚与所述背板上的槽位地址线相连；所述MCU控制芯片的CAN通道通过CAN驱动芯片与背板上的CAN总线相连。
7.根据权利要求2所述的多通道光功率计，其特征在于，所述控制板采用32位MCU作为控制核心，具备两个CAN接口、2个SPI端口、一个UART接口、一个以太网接口、一个USB接口、多个I/O端口，并通过两路SPI端口扩展出2路CAN通道。
专利摘要本实用新型涉及一种多通道光功率计，包括控制板和多个前端测试板，所述控制板通过CAN总线分别与多个前端测试板相连。本实用新型具有支持带电插拔、布线简洁、传送高效、数据自然成帧的优点。本实用新型将每一条CAN总线的两端均连至控制板，在控制板上通过电阻实现电气匹配，从而保证前端测试板电路的一致。
文档编号G01J1/42GK202916008SQ20122056398
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者文平, 刘琳, 李逊, 崔小年, 张力光 申请人:博创科技股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
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