通信设备多路端口适配器设计分析 本文关键词：适配器，端口，通信设备，多路，分析
通信设备多路端口适配器设计分析 本文简介：摘要：针对专用通信设备功能繁多，设备尺寸有限的问题，设计并实现了多路端口适配器。首先，依据多路端口适配器的设计原则与需要，设计出标准化、模块化的硬件方案，主要包含信号干扰隔离模块、矩阵开关以及单片机三个模块；其次，依据功能需求对多路端口适配器的基本逻辑进行设计，重点介绍了单片机与被测模块的交互逻辑；
通信设备多路端口适配器设计分析 本文内容：
摘要：针对专用通信设备功能繁多，设备尺寸有限的问题，设计并实现了多路端口适配器。首先，依据多路端口适配器的设计原则与需要，设计出标准化、模块化的硬件方案，主要包含信号干扰隔离模块、矩阵开关以及单片机三个模块；其次，依据功能需求对多路端口适配器的基本逻辑进行设计，重点介绍了单片机与被测模块的交互逻辑；最后，通过该设计方案，解决了多路端口适配问题，实现了矩阵开关的自适应切换，大大提高了多路端口适配器的通用性与可移植性。
关键词：适配器；矩阵开关；单片机；干扰隔离
端口适配器是自动测试系统的重要组成部分，是待测设备与测试仪器之间的桥梁[1,3]。目前专用通信设备要求实现的功能越来越复杂，随之而来的是需要越来越多的端口进行外部交互，然而设备尺寸大小有着严格的规定，如果设备中的每一个模块都对应着一个端口适配器，就会造成端口适配器种类繁多、空间利用率低下、不利于操作者使用。针对以上问题，本文设计了一种通用的多路端口适配器，采用标准接口，用户可以通过计算机控制矩阵开关自动切换以适应不同的测试对象，从而实现1个测试系统对应多个测试对象的目的，解决适配器重复开发的问题。
1端口适配器的选择
端口适配器具可分为外置单路端口适配器、外置多路端口适配器和内置多路端口适配器3种，各种类端口适配器的应用场景如表1所示。从表1中可以看出，外置端口适配器为独立盒式，需要专门携带，而该通信设备专用于通信车上，移动性强、使用环境狭小，对尺寸有着严格的要求，所以选择内置多路端口适配器。内置多路端口适配器与多个板卡集成安装在宿主设备机箱内部，通过线缆连接至多个板卡的内置适配接口，其连接关系如图1所示。
2硬件设计方案
2.1总体结构
本文所设计的多路端口适配器主要由信号干扰隔离模块、单片机、矩阵开关组成，其实现原理如图2所示。测试设备发出测试信号，经过信号干扰隔离模块的处理后，通过矩阵开关的信号转换通道，发送给特定待测模块，待测模块收到测试信号后执行相应操作，并将执行结果原路返还给测试设备。当需要切换待测模块时，可以在显示终端处发送切换通道指令，该指令通过待测模块发送给单片机，单片机发出控制信号，控制矩阵开关切换到目的通道，接通测试设备与目的待测模块间的通道。
2.2硬件具体实现
2.2.1信号干扰隔离模块端口适配器中接线复杂，汇集着大量的测量信号，设计过程中应当充分考虑连接电缆信号传输质量、信号间的干扰以及静电击穿问题[2]。在测试设备与被测设备连接的瞬间，通常会产生静电。静电会产生瞬态的高能冲击，如果没有防护措施，电路元器件将会损坏，所以要增加ESD静电防护措施。本设计中采用瞬态抑制二极管UDD32C15L01，当电路两端受到高能量冲击时，瞬态抑制二极管能够以PS级响应速度把两端的阻抗值由高阻抗转为低阻抗，瞬间吸收一个大电流，把两端的电压钳制在一个预定的数值，从而保护电路元器件受到瞬态高压尖峰脉冲的冲击。2.2.2矩阵开关基于矩阵开关的通道设计是多路端口适配器的核心理念，矩阵开关在单片机的控制下完成信号的切换，控制信号的流向，对设备的实际使用效果有着决定性影响。与矩阵开关相连接的设备有待测模块1、待测模块2、待测模块3、单片机，与测试设备通过干扰隔离模块间接连接。矩阵开关在单片机的控制下完成测试设备在特定时刻分别和待测模块1、待测模块2、待测模块3的连接。在本文所设计的多路适配器中，需要对通信设备内部的三个板卡进行测试，所以选择矩阵开关。2.2.3单片机当需要切换相应通道时，可以操作显示器下达切换指令，该指令通过待测模块下达给单片机，单片机输出通道切换的控制信号，控制矩阵开关进行通道切换，单片机的型号为宏晶的STC15W4k48S4-30I，其完成的功能为：解析从模块1、模块2、模块3接收的信息，控制矩阵开关的切换，完成测试设备在特定时刻分别和模块1、模块2、模块3的连接。宿主设备通过控制单片机，不仅可以实现测试设备对模块1、模块2、模块3的检测，还可以主动将本机的一些资源和信息反馈给测试设备，便于设备的使用和维护。
3软件设计方案
本文所设计的多路接口适配器中，该通信设备为一个带有显示终端的嵌入式系统，待测模块采用DSP作为接口处理器，采用CCSv3.3进行软件开发，单片机采用keilv3进行软件开发。当需要进行通道切换时，用户在宿主设备显示终端上进行相关参数的设置，就可以通过单片机控制矩阵开关对目的接口进行自适应匹配。该多路接口适配器的软件总体结构如图所示。在该多路适配器的软件中，核心部分是被测模块接口软件与单片机接口控制软件。为了保证测试信号能够精准的到达被测模块，矩阵开关在特定时刻只能和被测模块1、被测模块2、被测模块3中的一个连接，测试设备向某一个被测模块(DSP)发起测试信号注入请求后，应当等被测模块处理将测试指令处理完成后，才能发起下一次请求，否则测试设备的请求无效。其中，被测模块(DSP)与单片机的沟通流程如图5所示。对于被测模块来说，被测模块的接收端口关闭，当收到嵌入式系统下发的请求时，被测模块打开接收端口，此时，测试设备的测试信号可以加注到被测模块中，被测模块按照注入信号执行相应，在此过程中，其他的测试信号无效，只有当被测模块执行完成操作，并回复相应结果后，才能接收其他测试信号;对于单片机来说，当单片机收到DSP发来的指令后，打开对应矩阵开关通道并通知DSP，然后等待DSP完成指令操作，DSP完成相应操作后，拉高与单片机问的端口电平告知单片机，单片机收到信号后断开矩阵开关。
4结束语
本文依托于某型通信设备，设计出了适合该设备的多路端口适配器。介绍了多路适配器的硬件结构，主要包括信号干扰隔离模块、矩阵开关、单片机三部分;根据实际需求设计了该适配器的软件控制逻辑，并重点介绍了单片机与待测模块问的交互过程。该多路端口适配器采用模块化、标准化}设计，有效解决了通信设备尺寸固定而需要多个端;的问题，提高了多路端口的可移植性和通用性。
作者：丁辉 余伟胡 鑫荆婉 单位：某型通信设备中多路端口适配器的设计
通信设备多路端口适配器设计分析 来源：网络整理
免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。
相关文章