一种实现多类型接口信号转换的数据检测设备的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种实现多类型接口信号转换的数据检测设备。


背景技术：

2.通信接口是工业设备间的数据传输和数据交互通道：对于需要进行数据交互的硬件终端系统而言，通信接口将各独立硬件设备组件连接起来，是数据传输的通道。通信接口在实际使用中包括多种类型，如光通信接口、串口通信接口、以太网通信接口、视频通信接口，设备只能与配置同类型通信接口的设备连接和进行数据交换。传统的数据检测设备所具备的通信接口类型单一，若需要对接口类型不同的多个硬件终端或对同时具有多个接口类型的单硬件终端的所有接口进行数据检测，需要使用多个独立的数据检测设备或先采用独立的接口转换终端对接口类型进行转换，实现复杂，配套硬件种类众多。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供了一种实现多类型接口信号转换的数据检测设备。本实用新型实现独立硬件终端系统间的硬件接口连通状态检测，取消对接口转换配套硬件的依赖，实现配置不同通信接口硬件终端系统间的数据交换。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
5.一种实现多类型接口信号转换的数据检测设备，包括单模光接口、以太网接口、同步或异步串口接口、asi接口以及pal制式视频图像接口；还包括双向接口转换传输电路、母板复电路和主控计算机；
6.所述双向接口转换传输电路一端分别与单模光接口、以太网接口、同步或异步串口接口、asi接口以及pal制式视频图像sma接口相连，用于收发信号；
7.所述母板复用电路与双向接口转换传输电路的另一端连接，用于支持信号转换接口盲插、扩展转换信号类型并对于接收和发送的数据进行传递；
8.所述主控计算机与母板复用电路相连，用于对数据进行采集、编辑、解析和存储。
9.进一步的，所述双向接口转换传输电路包括光电串口信号多通道转换电路、光电网络信号多通道转换电路、光电asi信号转换电路、光电复合信号多通道转换电路以及rs-485串口和计算机总线多通道转换电路；
10.所述光电串口信号多通道转换电路用于将单模光信号转换为至少一路rs-422或rs-485信号或将至少一路rs-422或rs-485信号转换为单模光信号；所述光电串口信号多通道转换电路的输入端与所述单模光接口、网络接口、同步或异步串口接口、asi接口以及pal制式视频图像sma接口相连，所述光电串口信号多通道转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；
11.所述光电网络信号多通道转换电路用于将单模光信号转换为至少一路以太网信号或将至少一路以太网信号转换为单模光信号；所述光电网络信号多通道转换电路的输入
端与所述单模光接口、网络接口、同步或异步串口接口、asi接口以及pal制式视频图像sma接口相连，所述光电网络信号转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；
12.所述光电asi信号转换电路用于将单模光信号转换为至少一路 cpci或pxi计算机总线信号，或将至少一路cpci或pxi计算机总线数据转换为单模光信号；所述光电asi信号转换电路的输入端与所述单模光接口、网络接口、同步或异步串口接口、asi接口以及pal制式视频图像sma接口相连，所述光电asi信号转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；
13.所述光电复合信号多通道转换电路用于将单模光信号转换为至少一路同步rs-422信号、异步rs-422信号、pal制式模拟视频信号以及以太网信号或将至少一路同步rs-422信号、异步rs-422信号、 pal制式模拟视频信号以及以太网信号转换为单模光信号；所述光电复合信号转换电路的输入端与所述单模光接口、网络接口、同步或异步串口接口、asi接口以及pal制式视频图像sma接口相连，所述光电网络信号多通道转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；
14.所述rs-485串口和计算机总线多通道转换电路用于实现至少一路同步或异步rs485数据与cpci或pxi计算机总线数据的转换，所述rs-485串口和计算机总线多通道转换电路的输入端与多多互光电串口信号转换电路、所述光电复合信号转换电路或rs-485、rs422串口相连，所述rs-485串口和计算机总线多通道转换电路的输出端与所述母板复用电路相连。
15.进一步的，所述光电asi信号转换电路包括asi光电接口转换电路和asi总线转换电路；所述asi光电接口转换电路用于实现光asi 信号和电asi信号的转换，所述asi光电接口转换电路的输入端与所述单模光接口、网络接口、同步或异步串口接口、asi接口以及pal 制式视频图像sma接口相连；
16.所述asi总线转换电路用于实现电asi信号与cpci或pxi计算机总线信号的转换，所述asi总线转换电路的输入端与所述asi光电接口转换电路相连，asi总线转换电路的输出端与所述母板复用电路相连。
17.进一步的，还包括多通道槽位盲插电路；所述多通道槽位盲插电路上设有用于与双向接口转换传输电路中任意一路多通道转换电路连接的槽位，多通道槽位盲插电路通过pci总线与所述主控计算机相连。
18.本实用新型采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
19.1、本实用新型提供的多类型接口信号转换和接口转换板卡插槽复用的数据检测设备，与传统的支持单接口信号转换的数据检测设备相比，采用模块化设计思路，将各接口转换电路在同一设计规范下设计为单元电路模块并连接至主控计算机进行数据处理；各接口转换电路模块可以灵活组合，实现了对需求接口信号类型的转换、接口通路检查和接口传输数据的检测。
20.2、本实用新型设计并使用光电串口信号多通道转换电路、光电网络信号多通道转换电路、光电asi信号转换电路、光电复合信号多通道转换电路，将硬件设备支持的连接接口覆盖至少一路光同步串口、至少一路光异步串口、至少一路光asi串口、至少一路光以太网口、至少一路光pal制式视频图像接口；设计并使用rs-485串口和计算机总线多通道转换电路将硬件设备支持的连接接口覆盖至少一路电同步串口、至少一路电异步串口；使用asi总线转换电路将硬件设备支持的连接接口覆盖至少一路电asi信号接口；设备配套安装的
主控计算机将硬件设备支持的连接接口覆盖至少一路电以太网网口、至少一路电pal制式视频图像接口；所有接口单通道数据传输方向可配置；此外，采用多通道槽位盲插电路设计方案对母板进行设计，增强了板卡卡槽应用场景的通用性和互换性，实现了接口转换电路板卡的盲插，极大的方便了系统的设计、安装、调试和维修，为潜在支持的接口类型提供扩展空间；
21.3、本实用新型的主控计算机可便于安装软件，实现对接收到的外部接口设备的数据进行检测和分析，对向外部接口设备发送的数据进行编辑，极大的方便了工程应用阶段的系统联试、接口状态检测、数据内容检验以及新功能应用和开发。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例提供的多类型接口信号转换和接口转换板卡插槽复用的数据检测设备的结构框图；
23.图2为本实用新型实施例提供的光电串口信号多通道转换电路图；
24.图3为本实用新型实施例提供的光电网络信号多通道转换信号电路图；
25.图4为本实用新型实施例提供的光电复合信号多通道转换电路图；
26.图5为本实用新型实施例提供的asi光电接口转换电路图；
27.图6为本实用新型实施例提供的asi总线转换电路图；
28.图7为本实用新型实施例提供的rs-485串口和计算机总线多通道转换电路图；
29.图8为本实用新型实施例提供的多通道槽位盲插电路图。
具体实施方式
30.下面，结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.本实用新型提供的一种实现多类型接口信号转换的数据检测设备，包括：
33.与单模光接口设备、以太网接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频图像sma接口设备相连，用于收发所述单模光接口设备、以太网接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频接口设备信号的双向接口转换传输电路；
34.与所述双向接口转换传输电路相连，用于支持接口信号转换设备盲插、可转换信号类型扩展、对接收和发送的数据进行数据传递的母板复用电路；以及
35.与所述母板复用电路相连，安装有定制数据处理软件的，用于对数据进行采集、编辑、解析和存储的主控计算机。
36.进一步地，还包括光电串口信号多通道转换电路，用于将单模光信号转换为至少一路rs-422或rs-485信号或将至少一路rs-422 或rs-485信号转换为单模光信号；所述光电串口信号多通道转换电路的输入端与所述单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频图像sma接口设备相连，所述光电串口信号多通道转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；所述输入端和输出端定义和功能可互
换。
37.进一步地，还包括光电网络信号多通道转换电路，用于将单模光信号转换为至少一路以太网信号或将至少一路以太网信号转换为单模光信号；所述光电网络信号多通道转换电路的输入端与所述单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频图像sma接口设备相连，所述光电网络信号转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；所述输入端和输出端定义和功能可互换。
38.进一步地，还包括光电asi信号转换电路，用于将单模光信号转换为至少一路cpci或pxi计算机总线信号，或将至少一路cpci 或pxi计算机总线数据转换为单模光信号；所述光信号和串口信号转换电路的输入端与所述单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频图像sma接口设备相连，所述光电asi信号转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；所述输入端和输出端定义和功能可互换。
39.进一步地，所述的光电asi信号转换电路包括asi光电接口转换电路，用于实现光asi信号和电asi信号的转换。所述asi光电接口转换电路的输入端与所述单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频图像sma 接口设备相连。
40.进一步地，所述的光电asi信号转换电路包括asi总线转换电路，用于实现电asi信号与cpci或pxi计算机总线信号的转换。所述asi总线转换电路的输入端与所述asi光电接口转换电路相连，输出端与所述母板复用电路相连。
41.进一步地，还包括光电复合信号多通道转换电路，用于将单模光信号转换为至少一路同步rs-422信号、异步rs-422信号、pal 制式模拟视频信号以及以太网信号或将至少一路同步rs-422信号、异步rs-422信号、pal制式模拟视频信号以及以太网信号转换为单模光信号；所述光电复合信号转换电路的输入端与所述单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及 pal制式视频图像sma接口设备相连，所述光电网络信号多通道转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；所述输入端和输出端定义和功能可互换。
42.进一步地，还包括rs-485串口和计算机总线多通道转换电路，用于实现至少一路同步或异步rs485数据与cpci或pxi计算机总线数据的转换，所述rs-485串口和计算机总线多通道转换电路的输入端与所述光电串口信号转换电路、所述光电复合信号转换电路或 rs-485、rs422串口相连，所述rs-485串口和计算机总线多通道转换电路的输出端与所述母板复用电路相连；所述输入端和输出端定义和功能可互换；所述rs-485串口和计算机总线转换电路的每一通道收发方向可配置；所述同步或异步rs-485数据帧头、帧长、采样边沿、波特率以及缓存深度可配置。
43.进一步地，还包括多通道槽位盲插电路，所述多通道槽位盲插电路的槽位1到槽位4为接口转换电路板卡安装槽位，用于允许上述的多类型接口信号转换和接口转换板卡插槽复用的数据检测设备在无安装槽位限制的情况下，在槽位1到槽位4中选择安装槽位。
44.进一步地，所述多通道槽位盲插电路通过pci总线与所述主控计算机相连。
45.下面为一更具体的实施例：
46.图1给出了本实用新型实施例一提供的实现多类型接口信号转换和接口转换板卡插槽复用的数据检测设备的结构框图，如图1所示，该数据检测设备包括：
47.与单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal图像接口设备10相连，用于收发所述单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频图像sma接口设备10中传输信号的双向接口转换传输电路11；
48.与所述双向接口转换传输电路11相连，用于支持接口信号转换设备盲插、可转换信号类型扩展、对接收和发送的数据进行数据传递的母板复用电路12；
49.与所述母板复用电路12电路相连，安装有定制数据处理软件的，用于对数据进行采集、编辑、解析和存储的主控计算机13。
50.本实用新型实施例中，单模光接口设备、网络接口设备、同步或异步串口接口设备、asi接口设备以及pal制式视频图像sma接口设备10包括至少一种通信接口，该接口可以为光同步串口、光异步串口、光asi串口、光以太网口、光pal制式视频图像sma接口、电同步串口、电异步串口、电asi串口、电以太网口、电pal制式视频图像sma接口。双向接口转换传输电路11包括光电串口信号多通道转换电路、光电网络信号多通道转换信号电路、光电复合信号多通道转换电路、光电asi信号转换电路、rs-485串口和计算机总线多通道转换电路。
51.光电串口信号多通道转换电路，参考图2，数据由电串口转换为单模光串口时，光电串口信号多通道转换电路外部输入的至少一路rs-422或rs-485数据经过电平转换为lv-ttl电平，然后输入到 fpga中，fpga将多路的数据进行复用和编码处理，然后再经过电光变换变成波长为λ1的光信号，经过波分复用器复用后转换为光串口信号传输到接收端；数据由单模光接口转换为电串口时，光电串口信号多通道转换电路的波分复用器解出波长为λ2的光信号，经过光电变换变成1路电信号输入到fpga，fpga进行解码和解复用，恢复出多路lv-ttl数据，多路lv-ttl数据经过电平转换后恢复成rs-422 或rs-485电平信号传输到接收端。
52.光电网络信号多通道转换信号电路，参考图3，数据由电以太网口转换为单模光以太网口时，光电网络信号多通道转换信号电路外部输入的至少一路以太网数据，经过变压器耦合后，由phy模块进行处理，得到mii接口形式的数据，mii接口数据输入到fpga中， fpga将2路以太网的mii数据进行复用和编码，然后经过电光转换变成波长为λ1的光信号，同其他波长的光信号一起经波分复用器复用成1路光以太网信号传输到接收端；数据由单模光接口转换为电以太网口时，光电网络信号多通道转换信号电路的波分复用器将1 路光信号解复用成多路不同波长的光信号，波长为λ2的光信号经过光电转换变成1路电信号，输入到fpga中，fpga对该信号进行解码和解复用，恢复出2路mii电信号，分别传输给2个phy模块，每一phy模块将mii信号处理后经变压其耦合，然后恢复为电以太网接口数据。
53.光电复合信号多通道转换电路，参考图4，光电复合信号多通道转换电路外部输入的数据包括至少一路串口数据、以太网数据、视频图像数据，其中串口数据的接口转换实现电路类似于光电串口信号多通道转换电路，区别在于使用的电平转换模块数量不同和支持的最大通道数不同。以太网数据的接口转换实现电路类似于光电网络信号多通道转换信号电路，区别在于使用的耦合变压器模块和 phy模块数量不同，支持的最大通道数不同。视频图像数据由电接口转换为单模光接口时，至少一路pal制式视频图像数据经阻抗匹配模块处理和滤波放大模块处理，然后由a/d转换模块进行采样，a/d 采样频率为15mhz，位宽为12
位，a/d转换模块输出12位并行的 15mbit/s的数据进入到fpga，fpga将至多2路视频的数据进行复用编码处理，变成1路高速的电信号，再经过电光转换变成1路波长为λ5的光信号，经过波分复用器复用后转换为光视频信号传输至接收端；数据由单模光视频数据转换为电pal制式图像数据时，波分复用器解复用出多路波长不一样的光信号，波长为λ6的光信号经过光电转换变成1路高速的电信号输入到fpga，fpga进行解码和解复用处理，恢复出24路并行的电信号，每12路电信号输入到1个d/a 中变成模拟电信号，模拟电信号再经过滤波放大模块处理和阻抗匹配模块处理后由连接器输出视频信号。
54.asi光电接口转换电路，参考图5，由sma连接器输入电asi信号转换为单模光asi接口信号时，电asi信号通过光电转换模块转换为波长为λ1的光信号，经过波分复用器复用后转换为光asi信号传输到接收端；数据由单模光asi接口信号转换为电asi接口信号时，asi光电信号转换电路模块的波分复用器解出波长为λ2的光信号，经过光电变换，恢复成电asi信号，经由sma连接器输出到asi 总线转换电路模块。
55.asi总线转换电路，参考图6，数据由cpci或pxi计算机总线信号转换为电asi信号时，计算机通过cpci总线向asi总线转换电路发送数据，asi总线转换电路的pci桥片将数据信息和地址信息分离，在fpga的控制下将数据信息写入缓存器fifo(先进先出)，缓存器fifo输出的8bit并行信号经过asi编码芯片编码后，输入至电平转换模块，转换成asi信号(固定传输速率270mbps)，最终通过sma接头由同轴电缆将数据发送至其他设备；数据由电asi信号转换为cpci或pxi计算机总线信号时，其他设备由同轴电缆发送来的asi信号经过电平转换模块进行电平转换，然后输入至asi解码芯片对数据进行缓存，之后以10b/8b解码方式进行输出，同时还会输出数据的同步时钟信号，fpga接收到数据后写入缓存器fifo(先进先出)，同时产生一个相应的读时钟，将缓存器内的数据转换为 32位并行数据通过cpci总线传输给计算机。rs-485串口和计算机总线多通道转换电路，参考图7，由16路同步485串口及2路异步 485串口组成，主要由pci接口模块、数据处理传输模块、485接口模块构成。rs-485串口和计算机总线多通道转换电路的pci接口部分使用plx9054实现桥接。rs485数据处理及控制部分由fpga完成， rs485接口部分由磁偶隔离。
56.最后，母板复用电路12采用多通道槽位盲插电路，参考图8，母板符合cpci协议规范，包含6个6u宽度的cpci定制槽位，槽位 1-4为板卡复用的结构化插槽设计，每一槽位都配置有光接口(j2 接口)、sma连接器接口(j3接口)、串口(j4接口)以及以太网口(j4接口)。槽位1,2共用网络通道并与主控计算机相连；槽位 3,4共用网络通道并与主控计算机相连；槽位1,2,3,4插入的接口信号转换电路板卡通过母板复用电路12实现与主控计算机的数据交换。采用这种通用化电路设计方案，将光电串口信号多通道转换电路、光电网络信号多通道转换信号电路、光电复合信号多通道转换电路、光电asi信号转换电路、电asi信号转换电路设计为独立板卡的形式，可以实现不同电路功能板卡的盲插。
57.本实用新型实施例一提供的多类型接口信号转换和接口转换板卡插槽复用的数据检测设备与传统的支持单接口信号转换的数据检测设备相比，采用模块化设计思路，将各接口转换电路在同一设计规范下，设计为单元电路模块并连接至计算机可识别的总线进行数据处理；各接口转换电路模块可以灵活组合，实现对多类型接口信号的转换和接口传输数据的检测；设计并使用光电串口信号多通道转换电路、光电网络信号多通道转换电路、光电asi信号转换电路、光电复合信号多通道转换电路，将硬件设备支持的连接接口覆盖至
少一路光同步串口、至少一路光异步串口、至少一路光asi串口、至少一路光以太网口、至少一路光pal制式视频图像sma接口；设计并使用rs-485串口和计算机总线多通道转换电路将硬件设备支持的连接接口覆盖至少一路电同步串口、至少一路电异步串口；使用 asi总线转换电路将硬件设备支持的连接接口覆盖至少一路电asi 信号接口；设备配套安装的主控计算机将硬件设备支持的连接接口覆盖至少一路电以太网网口、至少一路电pal制式视频图像sma接口；所有接口单通道数据传输方向可配置；此外，采用多通道槽位盲插电路设计方案对母板进行设计，增强了卡槽应用场景的通用性和互换性，实现了接口转换电路板卡的盲插，极大的方便了系统的设计、安装、调试和维修，为潜在支持的接口类型提供扩展空间；最后，安装于主控计算机的数据处理软件，可对接收到的外部接口设备的数据进行检测和分析，对向外部接口设备发送的数据进行编辑，极大的方便了工程应用阶段的系统联试、接口状态检测、数据内容检验以及新功能应用和开发。
58.上述仅对本实用新型中的具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本实用新型的保护范围。