一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法和系统。该方法步骤如下：1、通过采集PA双总线上的物理信号波形特征，分析物理通讯信号波形的幅值、超调量、波形脉冲上升时间与下降时间、信号周期、占空比、BIT单元抖动是否符合PA标准要求；2、监控PA总线系统中主站的工作状态，通过分析主站发出的信号结构来判断主站类型、主站数据信息；3、监控PA总线系统中各从站工作状态，通过主站通讯信号与从站应答信号判断从站设备类型、从站数据信息。本发明专利技术通过分析总线数据信息获取主、从站各项信息；同时通过采集总线实际物理波形信号，来分析波形与标准波形的差异，且并不影响整体系统的运行状态。整体系统的运行状态。整体系统的运行状态。

【技术实现步骤摘要】
一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法及系统


[0001]本专利技术涉及现场总线
，特别涉及PA总线通信系统的主站设备、从站设备及通讯物理信号质量的测试。

技术介绍

[0002]当前，PA现场总线应用越来越多，针对PA主站设备、从站设备、总线双绞线都有相关的标准，同时也有独立设备的测试标准，也即可以测试单个设备的各项指标，但是没有针对实际接线完备的PA全系统下的各个设备工作状态的测试方法，本专利技术弥补了相关的空白，针对完整PA总线系统中工作状态下的主站、从站及总线系统上的物理波形进行测试，且并不影响整体系统的运行状态。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法及系统,以解决通过分析总线数据信息获取主、从站各项信息；同时通过采集总线实际物理波形信号，来分析波形与标准波形的差异技术问题，且不影响整体系统的运行状态。
[0004]本专利技术的一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法，步骤如下：
[0005]通过分析总线数据信息获取主、从站各项信息；同时通过采集总线实际物理波形信号，来分析波形与标准波形的差异；总线数据信息和总线实际物理波形信号是通过接口模块接入到处于工作状态的PA总线上的方式采集的，接口模块接入到总线上后，处于静默状态时；接口模块接入总线后，即将总线电压信号进行交流耦合，再施加直流偏置
10
，将此交变信号提升至VDD/2附近，范围控制于 VDD/2
‑
1～VDD/2+1，然后将此信号分别送入模拟信号采集模块2和模拟转逻辑模块3；通过模拟信号采集模块2，对交流耦合后的物理信号进行高速采集，采集后的数据进入中央处理单元7进行后续处理；通过模拟转逻辑模块3，使在VDD/2 电平附近交变的信号变为“0”与“1”构成的TTL信号送入中央处理单元7；通过中央处理单元7对物理信号数据、逻辑信号分别进行处理；中央处理单元7处理模拟信号采集模块2提供的物理信号数据，根据数据，分析总线信号的物理层面信息，提供各项报告；报告内容包括信号幅值、信号波峰值与波谷值相对中值的对称性、信号上升时间、信号下降时间、信号的周期/频率、信号的位抖动、信号的过冲、信号的欠冲；中央处理单元7处理模拟转逻辑模块3提供的逻辑信号数据，根据数据，分析总线信号通讯层及应用层信息，提供各项报告；报告内容包括主站信息、从站信息；中央处理单元7控制逻辑输出模块6，输出带有通讯数据的逻辑信号，经过模拟信号输出模块4把逻辑信号变为模拟信号，模拟信号输出模块可以按需要输出幅值不同的模拟信号，然后通过总线接口模块1送出到总线上，参与整个PA系统通讯；中央处理单元7根据主站信息及从站信息，进行主站模拟，向任意从站发送通讯信号，此通讯信号可按测试规则要求进行改变，用于测试从站的信号识别能力；交互模块9通过通用串口与PC机进行通信，交互模块把总线信息发送到PC机上，交互模块接收PC机下发的配置命令，根据命令来确定中央处理单元7的运行功能。
[0006]所述的一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法，所述输出幅值的幅值设定为极低值155mV及70mV，用以测定从站对信号的分辨率150mV及抗扰能力70mV。
[0007]所述的一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法,所述通讯数据增加通讯数据前置码，测试从站对信号前置码及正常信号逻辑分辨。
[0008]所述的一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法,改变某两个逻辑信号的周期，测试从站对位抖动的耐受能力。
[0009]一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的系统,包括：
[0010]电源处理模块8，对通用的12V或24V电源进行降压处理，变换出为本系统所有模块进行供电的VDD电源系统；
[0011]PA总线接口模块1，本系统通过PA总线接口模块接入到处于工作状态的PA 总线上，不受总线极性的影响；在接入时刻，PA总线接口模块及本系统的其他各部分模块不会从总线上吸收或者向总线上释放任意电流；本系统处于静默状态时，所有模块同样不会从总线上吸收或者向总线上释放任意电流；接口模块接入总线后，即将总线电压信号进行交流耦合，再施加直流偏置
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，将此交变信号提升至VDD/2附近，范围控制于VDD/2
‑
1～VDD/2+1，然后将此信号分别送入模拟信号采集模块2和模拟转逻辑模块3，在这个过程中对总线上的信号没有任何影响；
[0012]模拟信号采集模块2，由高阻跟随电路与高速AD采样构成，对交流耦合后的物理信号进行高速采集，采集后的数据进入中央处理单元7进行后续处理；
[0013]模拟转逻辑模块3，由带通滤波电路与信号比较电路构成，使在VDD/2电平附近交变的信号变为“0”与“1”构成的TTL信号送入中央处理单元7；
[0014]中央处理单元7，对物理信号数据、逻辑信号分别进行处理，根据处理后的结果再进行后续功能；中央处理单元7处理模拟信号采集模块2提供的物理信号数据，根据数据，分析总线信号的物理层面信息，提供各项报告；报告内容包括但不限于信号幅值、信号波峰值与波谷值相对中值的对称性、信号上升时间、信号下降时间、信号的周期/频率、信号的位抖动(不同信号的周期偏差)、信号的过冲(超过波峰值均值部分)、信号的欠冲(低于波谷值均值部分)；中央处理单元7处理模拟转逻辑模块3提供的逻辑信号数据，根据数据，分析总线信号通讯层及应用层信息，提供各项报告；报告内容包括但不限于主站信息、从站信息；
[0015]控制逻辑输出模块6，受中央处理单元7控制，该逻辑输出模块6输出带有通讯数据的逻辑信号；
[0016]模拟信号输出模块4，逻辑输出模块6输出带有通讯数据的逻辑信号经过该模拟信号输出模块4把逻辑信号变为模拟信号，模拟信号输出模块4按需要输出幅值不同的模拟信号，然后通过总线接口模块1送出到总线上，参与整个PA系统通讯；所述通讯数据增加通讯数据前置码，测试从站对信号前置码及正常信号逻辑分辨；所述输出幅值的幅值设定为极低值155mV及70mV，用以测定从站对信号的分辨率150mV及抗扰能力70mV；
[0017]其中，中央处理单元7根据主站信息及从站信息，进行主站模拟，向任意从站发送通讯信号，此通讯信号可按测试规则要求进行改变，用于测试从站的信号识别能力。
[0018]本专利技术的优点及积极效果：
[0019]本专利技术针对工业PA总线全系统提出了一种全新的、完整的测试方法，有利于所有PA总线应用场所，清晰地了解最底层的信号级别的总线信息，对比从总站或PLC来了解的总
线信息，更直接、更准确，有利于对总线进行更合理地配置，有利于信号更标准，更准确、更平滑。
[0020]本专利技术在低成本基础上，可以作为总线接口，与PC进行数据交换，由PC 来进行更高级的数据解析与处理。甚至可以接收PC指令，对PA总线进行干扰，施加影响。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的系统原理框图。
[0022]图2是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法，通过分析总线数据信息获取主、从站各项信息；同时通过采集总线实际物理波形信号，来分析波形与标准波形的差异；总线数据信息和总线实际物理波形信号是通过接口模块接入到处于工作状态的PA总线上的方式采集的，接口模块接入到总线上后，处于静默状态时；接口模块接入总线后，即将总线电压信号进行交流耦合，再施加直流偏置
10
，将此交变信号提升至VDD/2附近，范围控制于VDD/2
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1～VDD/2+1，然后将此信号分别送入模拟信号采集模块2和模拟转逻辑模块3；通过模拟信号采集模块2，对交流耦合后的物理信号进行高速采集，采集后的数据进入中央处理单元7进行后续处理；通过模拟转逻辑模块3，使在VDD/2电平附近交变的信号变为“0”与“1”构成的TTL信号送入中央处理单元7；通过中央处理单元7对物理信号数据、逻辑信号分别进行处理；中央处理单元7处理模拟信号采集模块2提供的物理信号数据，根据数据，分析总线信号的物理层面信息，提供各项报告；报告内容包括信号幅值、信号波峰值与波谷值相对中值的对称性、信号上升时间、信号下降时间、信号的周期/频率、信号的位抖动、信号的过冲、信号的欠冲；中央处理单元7处理模拟转逻辑模块3提供的逻辑信号数据，根据数据，分析总线信号通讯层及应用层信息，提供各项报告；报告内容包括主站信息、从站信息；中央处理单元7控制逻辑输出模块6，输出带有通讯数据的逻辑信号，经过模拟信号输出模块4把逻辑信号变为模拟信号，模拟信号输出模块可以按需要输出幅值不同的模拟信号，然后通过总线接口模块1送出到总线上，参与整个PA系统通讯；中央处理单元7根据主站信息及从站信息，进行主站模拟，向任意从站发送通讯信号，此通讯信号可按测试规则要求进行改变，用于测试从站的信号识别能力；交互模块9通过通用串口与PC机进行通信，交互模块9把总线信息发送到PC机上，交互模块9接收PC机下发的配置命令，根据命令来确定中央处理单元7的运行功能。2.根据权利要求1所述的一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法,其特征在于，所述输出幅值的幅值设定为极低值155mV及70mV，用以测定从站对信号的分辨率150mV及抗扰能力70mV。3.根据权利要求1所述的一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法,其特征在于，所述通讯数据增加通讯数据前置码，测试从站对信号前置码及正常信号逻辑分辨。4.根据权利要求1所述的一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的方法,其特征在于，改变某两个逻辑信号的周期，测试从站对位抖动的耐受能力。5.一种测试PA总线物理层信号及主从站设备的系统,其特征在于，包括：电源处理模块8，对通用的1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕志鹏，罗小易，李文娟，
申请(专利权)人：北京鼎实创新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：