一种可编程的数字信号交换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种可编程数字信号交换装置，包括交换矩阵、输出驱动单元及控制单元；输入信号连接到交换矩阵，交换矩阵与输出驱动单元相连，信号经输出驱动单元直接输出，控制单元由译码控制逻辑模块、智能处理单元组成，用于提供交换矩阵中数字信号的输入输出控制及参数配置；实现大量数字信号的交换连接，本实用新型专利技术灵活性高，大大节省时间成本，当输入信号到输出端的连接关系发生变化时，通过更改配置参数实现数字信号的交换连接，可重复利用，节省物资成本。

A programmable digital signal exchange device

The utility model discloses a switching device programmable digital signal, including switching matrix, output drive unit and a control unit; the input signal is connected to the switching matrix, a switching matrix and is connected with the output end of the drive unit, drive unit output by the output signal directly, the control unit comprises a decoding control logic module, intelligent processing unit, used to provide input and output the control parameters and exchange digital signal in a matrix configuration; exchange a lot of digital signal connection, the utility model has the advantages of high flexibility, which greatly saves the time cost, when the input signal to the output terminal connection changes, connected by changing the configuration parameters to realize digital signal exchange, can be reused, saving material cost.

【技术实现步骤摘要】
一种可编程的数字信号交换装置
本技术属于仪器仪表测试领域，涉及一种可编程的数字信号交换装置。
技术介绍
在对产品进行测试的过程中，经常需要将被测对象不同的被测信号连接到测试仪器，或者将信号源产生的信号导入到被测对象，这就要求在测试仪器或者信号源到被测对象之间进行交换转接，而这些信号量很大，通常是自制信号转接箱进行手工转接，在箱体上设置输入和输出两组接插件，然后用固定的交换连接或者用香蕉插头等手动交换连接。当被测对象频繁改变时转接配置进也需进行手工改变，更改连接的灵活性差，从一组连接更改为另一种连接耗费大量时间，工作量大且容易出错。
技术实现思路
针对克服现有技术中存在的不足，本技术的目的在于提出一种可快速、方便的改变输入、输出连接关系的可编程的数字信号交换装置，通过下载不同的配置信息，可实时改变输入、输出信号的连接关系，使用灵活性高，可重复利用，节省硬件成本。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种可编程的数字信号交换装置，包括交换矩阵、输出驱动单元及控制单元；输入信号连接到交换矩阵，交换矩阵与输出驱动单元相连，信号经输出驱动单元直接输出，控制单元用于提供交换矩阵中数字信号的输入输出控制及参数配置；控制单元由译码控制模块、智能处理单元组成，控制单元对交换矩阵进行输入输出控制，实现输入信号到输出信号的交换转接。优选的，控制单元中的智能处理单元通过单片机、FPGA或DSP模块实现。优选的，交换矩阵由N个基本交换单元并联组成。优选的，基本交换单元由输入寄存器，输出寄存器组成，控制单元完成基本交换单元输入信号到输出信号的交换配置。优选的，由N个基本交换单元组成交换矩阵时，每个基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器与控制单元的数据总线及译码控制模块相连，控制单元对每个基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器进行单独控制及配置。优选的，基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器采用锁存器来实现。优选的，输出驱动单元由总线缓冲器来实现。本技术所述的可编程的数字信号交换装置，通过改变控制单元配置信息即可完成输入输出信号的交换连接，实现大量数字信号的交换连接，灵活性高，大大节省时间成本，当输入信号到输出端的连接关系发生变化时，通过更改配置参数实现数字信号的交换连接，可重复利用，节省物资成本。【附图说明】图1是本技术的组成框图图2是基本交换单元的组成框图图3是本技术的原理框图【具体实施方式】下面结合具体实施方式对本技术做进一步详细描述：图1中，本技术由交换矩阵、输出驱动单元及控制单元组成。信号输入连接到交换矩阵，交换矩阵与输出驱动单元相连，信号经输出驱动单元直接输出。控制单元对交换矩阵进行信息参数的配置，实现输入信号到输出信号的交换转接。当输入信号到输出端的连接关系发生变化时，可通过更改控制单元的配置信息并重新下载即可实现。当需要交换的数字信号规模较大时，交换矩阵可由N个基本交换单元并联拓展。图2中，基本交换单元由输入寄存器，输出寄存器组成。本实例中基本交换单元的输入设定为16位。控制单元对交换矩阵进行输入输出控制，实现输入信号到输出信号的交换转接。控制单元由译码控制逻辑(读、写)、智能处理单元组成。当输入信号到输出端的连接关系发生变化时，通过更改智能处理单元的配置信息并重新下载即可实现由N个基本交换单元组成交换矩阵时，每个基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器与控制单元的数据总线及译码控制模块相连。控制单元可对每个基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器进行单独控制及配置。控制单元需要在固定的时间片内完成N个基本交换单元输入信号的连续扫描并配置到相应的输出接口。读取每个基本交换单元的输入及配置输出信号的时间为总时间片的2*N分之一，即采用时分交换模式。控制单元对基本交换单元输入寄存器的读取和输出寄存器的配置通过译码控制逻辑配合数据总线的读、写来完成。控制单元对基本交换单元输入寄存器的读取通过数据总线的读来完成。控制单元对基本交换单元输出寄存器的配置通过数据总线的写来完成。控制单元以每个固定的时间片为一个工作周期，控制单元循环完成工作周期内对各输入信号的读取及输出信号的配置。当输入信号发生变化时，输出信号的跟随时间最大为一个工作周期。优选的，基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器采用锁存器来完成。输出驱动单元可由总线缓冲器来实现。控制单元可通过单片机、FPGA或DSP模块来实现。具体的，如图3中，当有大规模的数字信号需要交换连接时，可将N个基本交换单元并联拓展为交换矩阵来完成。设定每个基本交换单元的输入为16个，输出为16个。当N个基本交换单元并联构成交换矩阵时，第一个基本交换单元的输入为1X1、1X2、1X3、…、1X16，输出为1Y1、1Y2、1Y3、…、1Y16，第二个基本交换单元的输入为2X1、2X2、2X3、…、2X16，输出为2Y1、2Y2、2Y3、…、2Y16，依次类推，第N个基本交换单元的输入为nX1、nX2、nX3、…、nX16，输出为nY1、nY2、nY3、…、nY16，可输入交换的数字信号总数量为n*16。设定每个输入寄存器的地址依次为1、2、3、…、n，每个输出寄存器的地址依次为n+1、n+2、n+3、…、n+n。本技术所述的可编程的数字信号交换装置，可将任一X侧的信号交换到Y侧。控制单元在每个固定的时间片内应完成以下工作：连续扫描并读取完每个基本交换单元的输入信号；根据配置参数将输入信号输出到相应的输出信号上。输入寄存器和输出寄存器共用一套数据总线，译码控制模块给每个输入寄存器和输出寄存器分配一个地址片选信号。处理器通过数据总线读取1、2、3、…、n地址的输入寄存器的数字信号，N次可读完所有1X1、1X2、1X3、…、1X16，2X1、2X2、2X3、…、2X16，nX1、nX2、nX3、…、nX16的输入信号。处理器将读取的所有输入信号暂存于内存中，按照配置参数，处理器通过数据总线分别给n+1、n+2、n+3、…、n+n地址的输出寄存器写入需要输出1Y1、1Y2、1Y3、…、1Y16，2Y1、2Y2、2Y3、…、2Y16，nY1、nY2、nY3、…、nY16的数据，由于有N个基本交换单元，N次可完成所有输出寄存器的输出信号配置。因此，每个基本交换单元的读取输入信号及配置输出信号的时间应为总时间片的2*N分之一，即采用时分交换模式。以上为一个固定时间片完成的工作，配置参数一旦设定，以上所述的固定时间片将作为一个工作周期，信号交换装置循环完成周期内的工作即可，输入信号发生变化时，输出信号的跟随时间最大为一个工作周期。工作周期的时间取决于交换矩阵由多少个基本交换单元并联组成，当由10个基本交换单元组成时，工作周期的时间为20*处理器读写周期，若处理器读写周期为500ns，则一个工作周期的时间为10μs。以上内容是结合具体的优选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施方式仅限于此，对于本技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本技术由所提交的权利要求书确定专利保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程的数字信号交换装置，其特征在于：包括交换矩阵、输出驱动单元及控制单元；输入信号连接到交换矩阵，交换矩阵与输出驱动单元相连，信号经输出驱动单元直接输出，控制单元用于提供交换矩阵中数字信号的输入输出控制及参数配置；交换矩阵由N个基本交换单元并联组成，基本交换单元由输入寄存器，输出寄存器组成，控制单元完成基本交换单元输入信号到输出信号的交换配置，由N个基本交换单元组成交换矩阵时，每个基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器与控制单元的数据总线及译码控制模块相连，控制单元对每个基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器进行单独控制及配置；控制单元由译码控制模块、智能处理单元组成，控制单元对交换矩阵进行输入输出控制，实现输入信号到输出信号的交换转接。

【技术特征摘要】
1.一种可编程的数字信号交换装置，其特征在于：包括交换矩阵、输出驱动单元及控制单元；输入信号连接到交换矩阵，交换矩阵与输出驱动单元相连，信号经输出驱动单元直接输出，控制单元用于提供交换矩阵中数字信号的输入输出控制及参数配置；交换矩阵由N个基本交换单元并联组成，基本交换单元由输入寄存器，输出寄存器组成，控制单元完成基本交换单元输入信号到输出信号的交换配置，由N个基本交换单元组成交换矩阵时，每个基本交换单元的输入寄存器、输出寄存器与控制单元的数据总线及译码控制模块相连，控制单元对每个基本交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓洁，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61