一种基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测系统及方法技术方案

技术编号：40975970 阅读：4 留言：0更新日期：2024-04-18 21:24

本发明专利技术公开了一种基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测系统及方法，该系统由电脑、交换机和FPGA分系统构成；电脑通过交换机分别与FPGA分系统连接；电脑用于通过交换机向FPGA分系统下发命令，并显示FPGA分系统上报的数据；交换机用于建立电脑与FPGA分系统中的FPGA子模块之间的通信链路；FPGA分系统具有唯一的标识号，每个FPGA分系统由多个FPGA子模块构成，且每个FPGA子模块均具备唯一的设备编号。本发明专利技术在不拆卸模块，不开盖连接FPGA仿真器的情况下快速定位问题故障点；可减少模块产品开盖次数，避免了因开盖引发的未知风险，保障了产品质量；动态监控产品各指标运行信息状态，保障检测信号的真实性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号监控，特别是一种基于fpga系统的敏感信号分时复用检测系统及方法。

技术介绍

1、在电子信息产品研制阶段，需要监控某些关键信号的信息是否正常，作为衡量功能项正常工作的标志；尤其大的fpga系统是到了产品验证或者产品维护阶段，如果带有fpga芯片的板卡出现异常时，需要对fpga故障进行快速定位，从研发角度分级从系统上排查问题特别消耗时间，为能快速定位产品问题，需要获得当前产品关键信号的监控数据。

2、目前带有fpga板卡的电路板模块出现问题时，定位问题通常需要将模块产品开盖后连接仿真器，然后模拟产品实际工作状况，使用fpga开发工具自带的ip核，监控产品工作相关数据。这样模拟的效果难以保证所监控的数据与实际工作完全一致，且反复打开成型模块产品，会引入其他未知问题，影响产品的功能性完整。

技术实现思路

1、鉴于此，本专利技术提供一种基于fpga系统的敏感信号分时复用检测系统及方法。

2、本专利技术公开了一种基于fpga系统的敏感信号分时复用检测系统，其由电脑、交换机和fpga分系统构成；电脑通过交换机分别与fpga分系统连接；

3、电脑用于通过交换机向fpga分系统下发命令，并显示fpga分系统上报的数据；

4、交换机用于建立电脑与fpga分系统中的fpga子模块之间的通信链路；

5、fpga分系统具有唯一的标识号，每个fpga分系统由多个fpga子模块构成，且每个fpga子模块均具备唯一的设备编号。

6、进一步地，电脑主要完成fpga需要完成功能指令的配置以及关键信号寄存器数值的显示；使用转换器将关键信号以离散线的形式引出至示波器界面；

7、fpga分系统用于将输入信号与关键节点信号组成m位的待检测信号，通过电脑下发的寄存器模式，选择输出需要检测的n位信号；m大于n。

8、本专利技术还公开了一种基于fpga系统的敏感信号分时复用检测方法，适用于所述的基于fpga系统的敏感信号分时复用检测系统，其包括：

9、电脑通过交换机向fpga分系统下发命令，并显示fpga分系统上报的数据；电脑与fpga分系统中的各fpga子模块之间建立通信链路；

10、通过电脑上寄存器数值数字的变化，以检测敏感信号；或者，采用外部接口模式，将所需检测数据通过接口模式传递到fpga分系统外部。

11、进一步地，所述敏感信号包括状态信号和变换信号；状态信号的信号电平变换频率较低，数据值通过寄存器读取；变换信号为信号电平实时改变的信号，寄存器读取数值不能代表当前信号真实状态。

12、进一步地，当敏感信号为状态信号时，在电脑的操作界面选择需要建立连接的fpga子模块，并通过交换机与各fpga子模块建立通信连接；当电脑与fpga子模块之间的握手链路收到fpga子模块发送的回传信号时，通信连接建立，电脑上的按键变为绿色，否则变为红色。

13、进一步地，通信链路建立后，在电脑的操作界面的fpga寄存器读写任务栏中，根据寄存器定义协议，在寄存器地址栏中输入所需要操作的寄存器地址、寄存器数值，点击写入命令；电脑将该写入命令打包为写数据指令；

14、当需要读取某一地址寄存器数值时，在电脑的操作界面上写入寄存器地址，点击读取命令，电脑将该读取命令打包为读数据指令。

15、进一步地，发送写指令格式为：帧头+帧长度+目的ip+目的设备号+写指示+写地址+写数据+数据校验值+帧尾；发送读指令格式为：帧头+帧长度+目的ip+目的设备号+读指示+读地址+数据校验值+帧尾。

16、进一步地，fpga子模块收到电脑端下发的指令信号，通过解协议，当校验位对比通过，则立即向电脑返回一条接收正确的ack指令；电脑端接收到ack指令，通信链接建立按钮在预设间隔闪烁；

17、fpga根据协议内容返回电脑端需要的寄存器数据值；电脑端在界面上更新显示的寄存器数值。

18、进一步地，当敏感信号为状态信号时，将变换信号通过接口转换器输出，并使用离散线将输出的所需状态信号展示在示波器上。

19、进一步地，fpga分系统内部建立一个m位的寄存器，分别存储fpga子模块的输入信号、输出信号以及关键路径信号；将变换信号通过接口转换器输出，并使用n根离散线向选通寄存器写入选通数值，最终实现选择输入m位中的任意n信号，通过示波器观测n位信号电平是否正确。

20、由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：

21、1.本专利技术通过利用fpga寄存器可读写特性，设计基于fpga敏感信号分时复用检测系统通信链路以及分时复用fpga软件；其次采用外部接口模块方式，将所需监控数据通过接口模式传递到板卡外部，这样既可以快速定位问题，又可以杜绝在产品交付后开盖引入新风险问题。

22、2.在fpga大系统联试时，可通过此方案在不拆卸模块，不开盖连接fpga仿真器的情况下快速定位问题故障点；可减少模块产品开盖次数，杜绝因开盖引发的未知风险，保障产品质量；动态监控产品各指标运行信息状态，保障检测信号的真实性。

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【技术保护点】

1.一种基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测系统，其特征在于，由电脑、交换机和FPGA分系统构成；电脑通过交换机分别与FPGA分系统连接；

2.根据权利要求1所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测系统，其特征在于，电脑主要完成FPGA需要完成功能指令的配置以及关键信号寄存器数值的显示；使用转换器将关键信号以离散线的形式引出至示波器界面；

3.一种基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，适用于权利要求1或2所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测系统，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，所述敏感信号包括状态信号和变换信号；状态信号的信号电平变换频率较低，数据值通过寄存器读取；变换信号为信号电平实时改变的信号，寄存器读取数值不能代表当前信号真实状态。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，当敏感信号为状态信号时，在电脑的操作界面选择需要建立连接的FPGA子模块，并通过交换机与各FPGA子模块建立通信连接；当电脑与FP

6.根据权利要求5所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，通信链路建立后，在电脑的操作界面的FPGA寄存器读写任务栏中，根据寄存器定义协议，在寄存器地址栏中输入所需要操作的寄存器地址、寄存器数值，点击写入命令；电脑将该写入命令打包为写数据指令；

7.根据权利要求6所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，发送写指令格式为：帧头+帧长度+目的ip+目的设备号+写指示+写地址+写数据+数据校验值+帧尾；发送读指令格式为：帧头+帧长度+目的ip+目的设备号+读指示+读地址+数据校验值+帧尾。

8.根据权利要求6所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，FPGA子模块收到电脑端下发的指令信号，通过解协议，当校验位对比通过，则立即向电脑返回一条接收正确的ACK指令；电脑端接收到ACK指令，通信链接建立按钮在预设间隔闪烁；

9.根据权利要求3所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，当敏感信号为状态信号时，将变换信号通过接口转换器输出，并使用离散线将输出的所需状态信号展示在示波器上。

10.根据权利要求3所述的基于FPGA系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，FPGA分系统内部建立一个M位的寄存器，分别存储FPGA子模块的输入信号、输出信号以及关键路径信号；将变换信号通过接口转换器输出，并使用N根离散线向选通寄存器写入选通数值，最终实现选择输入M位中的任意N信号，通过示波器观测N位信号电平是否正确。

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【技术特征摘要】

1.一种基于fpga系统的敏感信号分时复用检测系统，其特征在于，由电脑、交换机和fpga分系统构成；电脑通过交换机分别与fpga分系统连接；

2.根据权利要求1所述的基于fpga系统的敏感信号分时复用检测系统，其特征在于，电脑主要完成fpga需要完成功能指令的配置以及关键信号寄存器数值的显示；使用转换器将关键信号以离散线的形式引出至示波器界面；

3.一种基于fpga系统的敏感信号分时复用检测方法，适用于权利要求1或2所述的基于fpga系统的敏感信号分时复用检测系统，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的基于fpga系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，所述敏感信号包括状态信号和变换信号；状态信号的信号电平变换频率较低，数据值通过寄存器读取；变换信号为信号电平实时改变的信号，寄存器读取数值不能代表当前信号真实状态。

5.根据权利要求4所述的基于fpga系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，当敏感信号为状态信号时，在电脑的操作界面选择需要建立连接的fpga子模块，并通过交换机与各fpga子模块建立通信连接；当电脑与fpga子模块之间的握手链路收到fpga子模块发送的回传信号时，通信连接建立，电脑上的按键变为绿色，否则变为红色。

6.根据权利要求5所述的基于fpga系统的敏感信号分时复用检测方法，其特征在于，通信链路建立后，在电脑的操作界面...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹，吴浪平，吴伟伟，望凯力，王伟光，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

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