一种支持波形修正的自适应离散信号采集装置的制作方法

1.本发明属于离散信号采集技术领域，涉及一种支持波形修正的自适应离散信号采集装置。


背景技术：

2.在飞机航电系统中广泛使用28v/开、地/开离散信号进行控制或状态指示，传统的28v/开、地/开离散信号多采用单光耦采集方式，即通过一路光耦将输入的28v/开或地/开离散信号转换为数字信号，再送入处理器或逻辑器件进行指令或状态解析，该方法虽然具有电路简单、硬件成本低的优点，但存在如下问题：
3.一、不具备对28v/开信号和地/开信号的自适应采集能力，在设计时需对发送端和采集端的信号属性进行统一，即明确是28v/开信号还是地/开信号，信号属性不一致将导致采集错误。
4.二、在采集28v/开或地/开脉冲信号时，由于光耦开启和关断时间不一致，会导致光耦输出端脉宽变化，而由于单光耦电路无法直接获取开启和关断时间差值，因此无法直接对输出波形进行修正，需通过示波器等分析仪器获取开启和关断时间后再修改程序或逻辑功能进行波形修正。


技术实现要素：

5.(一)发明目的
6.本发明的目的是：针对现有28v/开、地/开离散信号采集方法存在的无自适应采集能力等问题，提供一种支持波形修正的自适应离散信号采集装置。
7.(二)技术方案
8.为了解决上述技术问题，本发明提供一种支持波形修正的自适应离散信号采集装置，由采集模块、属性判别模块、时间差计算模块、数据存取模块、信号整合及波形修正模块、解析模块和非易失存储模块共7个模块构成，其中：
9.所述采集模块由防反二极管、限流电阻、上拉电阻和opt1、opt2两路光耦构成，其将输入的28v/开、地/开或28v/地信号转换为两路数字信号opt_o1和opt_o2；其中opt1光耦输入端正极(anode)接28v，输出信号为opt_o1；opt2光耦输入端负极(cathode)接28v地，输出信号为opt_o2。
10.所述属性判别模块用于判断输入信号为28v/开信号、地/开信号还是28v/地信号，其判别方法为如果opt_o2为0且保持不变，opt_o1变化，则输入信号为28v/开信号；如果opt_o1为0且保持不变，opt_o2变化，则输入信号为地/开信号；如果opt_o1和opt_o2均变化，则输入信号为28v/地信号。
11.所述时间差计算模块用于在输入28v/地信号时，计算由opt_o1下降沿到opt_o2上升沿的时间差t
diff1
,和由opt_o2下降沿到opt_o1上升沿的时间差t
diff2
，并计算两时间差的平均值t
diff
，即t
diff
＝(t
diff1
+t
diff2
)/2。
12.所述数据存取模块用于将时间差计算模块计算得到的t
diff
值存入非易失存储模块，并在需要时将t
diff
值从非易失存储模块取出并发送给信号整合及波形修正模块。
13.所述信号整合及波形修正模块支持信号整合及波形修正功能，该模块支持两种工作模式，即无修正模式和修正模式，当输入信号所表示的控制指令或状态信息与信号脉冲宽度无关或对脉冲宽度不敏感时，应设置其工作在无修正模式，否则应设置其工作在修正模式。
14.在无修正模式下，信号整合及波形修正模块实现如下功能：
15.(1)当输入信号为28v/开信号时，其将opt_o1信号输出；
16.(2)当输入信号为地/开信号时，其将opt_o2信号取反输出；
17.(3)当输入信号为28v/地信号时，其将opt_o1信号输出。
18.在修正模式下，信号整合及波形修正模块实现如下功能：
19.(1)当输入信号为28v/开信号时，其将opt_o1信号的边沿进行处理后再输出，具体处理方式为上升沿不变，下降沿延迟t
diff
时间；
20.(2)当输入信号为地/开信号时，其将opt_o2信号的边沿进行处理后再取反输出，具体处理方式为上升沿不变，下降沿延迟t
diff
时间；
21.(3)当输入信号为28v/地信号时，其利用opt_o1和opt_o2信号生成opt_o信号输出，具体生成方式为当opt_o1信号出现下降沿时，构建opt_o信号的下降沿，当opt_o2信号出现下降沿时，构建opt_o信号的上升沿。
22.所述解析模块用于对信号整合及波形修正模块输出的信号进行解析，得到指令或状态信息。
23.所述非易失存储模块用于存储t
diff
值。
24.所述的该装置如果需要波形修正功能，则需要在系统首次上电至使用前至少进行1次28v/地信号输入，且输入信号需在28v和地间连续切换2次以保证计算得到tdiff数值。
25.(三)有益效果
26.上述技术方案所提供支持波形修正的自适应离散信号采集装置，该装置具有对28v/开、地/开和28v/地的自适应采集能力，且支持波形修正，具有较高的实用价值。
附图说明
27.图1是本发明一种支持波形修正的自适应离散信号采集装置的组成框图。
28.图2是本发明一种支持波形修正的自适应离散信号采集装置的采集模块电路连接图。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
30.参照图1和图2，本实施例支持波形修正的自适应离散信号采集装置由采集模块、属性判别模块、时间差计算模块、数据存取模块、信号整合及波形修正模块、解析模块和非易失存储模块共7个模块构成，其中：
31.所述采集模块由防反二极管d1、d2，限流电阻r1、r2，上拉电阻r3、r4和opt1、opt2
两路光耦构成，其将输入的28v/开、地/开或28v/地信号转换为两路数字信号opt_o1和opt_o2；其中opt1光耦输入端正极(anode)接28v，输出信号为opt_o1；opt2光耦输入端负极(cathode)接28v地，输出信号为opt_o2。
32.所述属性判别模块、时间差计算模块、数据存取模块、信号整合及波形修正模块和解析模块在fpga(field
‑
programmable gatearray，现场可编程门阵列)内部实现。
33.所述属性判别模块用于判断输入信号s
in
为28v/开信号、地/开信号还是28v/地信号，其判别方法为如果opt_o2为0且保持不变，opt_o1变化，则输入信号s
in
为28v/开信号；如果opt_o1为0且保持不变，opt_o2变化，则输入信号s
in
为地/开信号；如果opt_o1和opt_o2均变化，则输入信号s
in
为28v/地信号。
34.所述时间差计算模块用于在输入28v/地信号时，计算由opt_o1下降沿到opt_o2上升沿的时间差t
diff1
,和由opt_o2下降沿到opt_o1上升沿的时间差t
diff2
，并计算两时间差的平均值t
diff
，即t
diff
＝(t
diff1
+t
diff2
)/2。
35.所述数据存取模块用于将时间差计算模块计算得到的t
diff
值存入非易失存储模块，并在需要时将t
diff
值从非易失存储模块取出并发送给信号整合及波形修正模块。
36.所述信号整合及波形修正模块支持信号整合及波形修正功能，该模块支持两种工作模式，即无修正模式和修正模式，当输入信号s
in
所表示的控制指令或状态信息与信号脉冲宽度无关或对脉冲宽度不敏感时，应设置其工作在无修正模式，否则应设置其工作在修正模式。
37.在无修正模式下，信号整合及波形修正模块实现如下功能：
38.(1)当输入信号s
in
为28v/开信号时，其将opt_o1信号输出；
39.(2)当输入信号s
in
为地/开信号时，其将opt_o2信号取反输出；
40.(3)当输入信号s
in
为28v/地信号时，其将opt_o1信号输出。
41.在修正模式下，信号整合及波形修正模块实现如下功能：
42.(1)当输入信号s
in
为28v/开信号时，其将opt_o1信号的边沿进行处理后再输出，具体处理方式为上升沿不变，下降沿延迟t
diff
时间；
43.(2)当输入信号s
in
为地/开信号时，其将opt_o2信号的边沿进行处理后再取反输出，具体处理方式为上升沿不变，下降沿延迟t
diff
时间；
44.(3)当输入信号s
in
为28v/地信号时，其利用opt_o1和opt_o2信号生成opt_o信号输出，具体生成方式为当opt_o1信号出现下降沿时，构建opt_o信号的下降沿，当opt_o2信号出现下降沿时，构建opt_o信号的上升沿。
45.所述解析信号用于对信号整合及波形修正模块输出的信号进行解析，得到指令或状态信息。
46.所述的该装置如果需要波形修正功能，则需要在系统首次上电至使用前至少进行1次28v/地信号输入，且输入信号需在28v和地间连续切换2次以保证计算得到t
diff
数值。
47.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。