測量與分析儀器開發平臺的製作方法
2023-05-26 15:17:56
專利名稱：測量與分析儀器開發平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量與分析儀器開發平臺，可用於學習研究、開發定製或小批量生產某種專業測量與分析儀器。
背景技術：
目前，測試測量技術應用於各個領域，產品的研製、生產和維修等各環節都需要使用各種專業化的測量與分析儀器。如何能讓專業測量儀器能更加直接的滿足自己的測量需求，是工程師們迫切的需求。另外，測試測量技術需求範圍加寬，使得培養人才的高校就需要加強培養懂得一定測試測量技術的科技人才，這就對測試測量技術學習研究的開發實驗平臺也提出了需求。再有，一些科研單位或企業需要小批量研製一些專業測量分析儀器，又想降低成本，這就對可批量定製的測量與分析儀器平臺也提出了需求。當前還沒有能同時滿足這些需求的測量與分析儀器開發平臺，流行的一些信號採集卡、採集板等主要是在一定參數範圍內來滿足用戶測量信號的需求，可定製、開發的靈活性欠佳，最重要是沒有從整體上去考慮一套測量與分析儀器的結構、以及一套完整的學習研究及定製開發方法。
發明內容一種測量與分析儀器開發平臺，由處理機模塊、信號採集模塊、智能人機接口和顯示模塊組成，其特徵是基於EPC架構或SOC架構採用不同的計算機系統或微控器系統作為處理機模塊，兩種處理機模塊都提供通用的採集模塊通用接口連接信號採集模塊，並包含 LCD顯示模塊和多功能旋鈕、按鍵操作面板構成的智能人機接口。基於EPC架構處理機模塊採用基於X86系列處理器為核心的主機板，並安裝有大容量內存、硬碟、開機按鍵及電源指示燈。基於SOC架構處理機模塊採用基於SOC系列處理器為核心，配有大容量FLASH和SDRAM的微控器系統。基於EPC架構的PCI橋接卡採用大規模可編程邏輯器件設計PCI總線和採集模塊通用接口之間的邏輯電路，並和PCI總線之間通過緩衝器雙向隔離，採集模塊通用接口採用2. 54mm間距的25X2雙排公座接出，接口中的12V電源是通過橋接卡上的轉接插座，由主板上12V電源轉接得到。開發平臺的信號採集模塊包括波形採集模塊和碼型採集模塊，其電路結構主要由信號輸入、信號調理與變換、FPGA、存儲器電路構成，信號輸入分別由兩路探筆通過BNC接頭接入及32路探針通過扁平電纜接入，兩種模塊的通用接口均採用2. 54mm間距25X2雙排母座接出，用於同處理機模塊通用採集接口相連接。操作面板上的多功能旋鈕採用旋轉編碼器，在旋轉柄上安裝黑色旋鈕帽，按鍵由多個單點矽膠按鍵組成，旋鈕及按鍵掃描電路板鑲嵌在操作面板下面。為了滿足各領域技術工程師對定製測量分析儀器功能的需求，高校對測試測量專業技術人才培養的需求，科研單位或企業對小批量定製的需求。本實用新型提供一種測量與分析儀器開發平臺裝置， 並提供完整的應用開發實例，用於學習平臺的操作及掌握如何在平臺上進行分析儀器的開
3發。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的構成示意圖。圖2是測量與分析儀器開發平臺基於EPC架構頂層有機玻璃板結構及布局結構圖。圖3是測量與分析儀器開發平臺基於EPC架構中間層有機玻璃板結構及布局結構圖。圖4是測量與分析儀器開發平臺基於EPC架構底層有機玻璃板結構及布局結構圖。圖5是測量與分析儀器開發平臺基於EPC架構立體結構及布局結構圖。圖6是測量與分析儀器開發平臺基於SOC架構頂層有機玻璃板結構及布局結構圖。圖7是測量與分析儀器開發平臺基於SOC架構底層有機玻璃板結構及布局結構圖。圖8是測量與分析儀器開發平臺基於SOC架構立體結構及布局結構圖。
具體實施方式
基於EPC架構開發平臺處理機模塊是指以X86系列處理器為核心，並安裝有大容量內存及硬碟所構成的嵌入式計算機系統。採用的主板包含PCI插槽和IXD接口(可以通過PCI總線橋接卡連接信號採集模塊以及直接連接LCD，主板也含VGA接口，也可以連接外部顯示器)。顯示模塊採用解析度為10MX600的10.2 + IXD。人機接口模塊配備觸控螢幕及一個通用操作面板，均通過USB接口和計算機主板連接。觸控螢幕為分析儀器人機界面上一些按鈕、選擇、滑動等操作提供了很快捷的操作方式，通用操作面板上的按鍵和旋鈕用於在人機界面上進行快速的參數設置、運行控制等操作。其中多功能旋鈕採用旋轉式編碼器， 在旋轉柄上安裝黑色旋鈕帽，按鍵由6個單點矽膠按鍵組成，旋鈕及按鍵掃描電路板鑲嵌在操作面板下面。PCI橋接卡主要用於為信號採集模塊提供採集模塊通用接口，卡上採用大規模可編程邏輯器件設計PCI總線和採集模塊通用接口之間的邏輯電路，並和PCI總線之間通過緩衝器雙向隔離，採集模塊通用接口採用2. 54mm間距的25 X 2雙排公座接出，接口中的12V 電源是通過橋接卡上的轉接插座，由主板上12V電源轉接得到。EPC可以通過PCI橋接卡映射的I/O及存儲器空間對採集板進行命令的發送、狀態讀取以及數據存儲器的訪問等。另外，為了實現大批量數據高速傳輸，PCI接口中設計了 DMA主控電路，用PCI主控DMA形式將採集存儲器中的數據直接傳輸給EPC內存。基於SOC架構開發平臺處理機模塊是指以SOC系列處理器為核心，配有大容量 FLASH和SDRAM的微控器系統。顯示模塊採用5. 6寸的IXD，解析度320 X 234。人機接口模塊提供一個通用的操作面板，該面板主要部分和基於EPC架構一致，另外緊貼LCD的右側增加一豎排5個按鍵，主要用於選擇人機界面中的菜單項。操作面板通過主機擴展接口和微控器系統相連接。採集模塊通用接口直接從微控器系統總線接出，同樣採用2. 54mm間距的25X2雙排公座作為接口，12V電源通過處理機模塊電源轉接得到。 採集模塊通用接口用於連接各種信號採集模塊，實現處理機模塊和信號採集模塊中各個命令埠及數據存儲器的數據通路。其中包括一個從模式訪問下的並行總線接口和一個DMA主控模式下的訪問接口。
權利要求1.一種測量與分析儀器開發平臺，由處理機模塊、信號採集模塊、智能人機接口和顯示模塊組成，其特徵是基於EPC架構或SOC架構採用不同的計算機系統或微控器系統作為處理機模塊，兩種處理機模塊都提供通用的採集模塊通用接口連接信號採集模塊，並包含LCD 顯示模塊和多功能旋鈕、按鍵操作面板構成的智能人機接口。
2.根據權利要求1所述的測量與分析儀器開發平臺，其特徵是基於EPC架構處理機模塊採用基於X86系列處理器為核心的主機板，並安裝有大容量內存、硬碟、開機按鍵及電源指示燈。
3.根據權利要求1所述的測量與分析儀器開發平臺，其特徵是基於EPC架構的PCI橋接卡採用大規模可編程邏輯器件設計PCI總線和採集模塊通用接口之間的邏輯電路，並和 PCI總線之間通過緩衝器雙向隔離，採集模塊通用接口採用2. 54mm間距的25X2雙排公座接出，接口中的12V電源是通過橋接卡上的轉接插座，由主板上12V電源轉接得到。
4.根據權利要求1所述的測量與分析儀器開發平臺，其特徵是開發平臺的信號採集模塊包括波形採集模塊和碼型採集模塊，其電路結構主要由信號輸入、信號調理與變換、 FPGA、存儲器電路構成，信號輸入分別由兩路探筆通過BNC接頭接入及32路探針通過扁平電纜接入，兩種模塊的通用接口均採用2. 54mm間距的25X2雙排母座接出，用於同處理機模塊通用採集接口相連接。
5.根據權利要求1所述的測量與分析儀器開發平臺，其特徵是操作面板上的多功能旋鈕採用旋轉編碼器，在旋轉柄上安裝黑色旋鈕帽，按鍵由多個單點矽膠按鍵組成，旋鈕及按鍵掃描電路板鑲嵌在操作面板下面。
6.根據權利要求1所述的測量與分析儀器開發平臺，其特徵是基於SOC架構處理機模塊採用基於SOC系列處理器為核心，配有大容量FLASH和SDRAM的微控器系統。
專利摘要一種測量與分析儀器開發平臺，可用於學習研究、開發定製或小批量生產某種專業測量與分析儀器。並提供完整的應用開發實例。整個開發平臺由處理機模塊、信號採集模塊、智能人機接口和顯示模塊組成。目前可以連接的有兩套信號採集模塊。針對不同的處理機採用相應的LCD液晶屏和多功能的旋鈕、按鍵操作面板構成顯示模塊和智能人機接口。開發平臺採用有機玻璃板結構將各個模塊組件進行固定連接，最頂層是液晶顯示屏和操作面板，最底層是計算機系統或微控器系統構成的處理機模塊。開發平臺針對兩套信號採集模塊，設計兩種完整的應用開發實例，提供三類開放的API採集模塊通信接口API、採集模塊功能接口API和人機界面API。
文檔編號G01D11/00GK202195828SQ20112025187
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者唐元華, 毛月東, 王琴, 王長徵 申請人:西安唐都科教儀器開發有限責任公司