CN1862270A - 用于模拟电气***的信号识别方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于识别模拟电气***中的信号的装置、方法和计算机程序产品。控制信号识别电路的时序的ID选择信号包括递增计数并且标识相应信号的顺序数字。要被识别的信号位于一组输入/输出(I/O)引脚上。一个多路复用器(第一)响应ID选择信号而选择特定的I/O引脚。隔离电压源连接到该多路复用器，并且将选定信号提供给另一多路复用器(第二)。第二多路复用器响应ID选择信号而从该隔离电压源切换到地电势。该隔离电压源在选定的I/O驱动器引脚的DC电平处浮动。因此，通过连接到选定信号的I/O引脚和第二多路复用器的输出，该选定信号能够被识别出，然后被探测。

Description

用于模拟电气***的信号识别方法和装置
技术领域
本发明总体涉及信号识别的方法，更具体地，涉及用于模拟电气***的信号识别的方法。
背景技术
在调试和监控数字***方面，随着物理尺寸减小以及组装技术变得越加小型化，探查的复杂性也在增加。探测经常在测试设备正在对什么信号进行探测方面产生某些不确定性，因为测试设备必须连接到小而精确的接头。如果探测过程是手工进行的话，那么这尤其是困难的。而且，由于数字***的复杂性，确定是否是所期望的信号正在被探测是很困难的。该过程要求测试设备被正确地连接。如果复杂的测试设备不能够正确地连接到复杂的数字***，那么对期望信号的分析和测量会是不准确的。这是由于这样的事实造成的，即测试设备可能正在分析错误的信号或根本就没有信号。
对于所有类型的测试设备而言，在复杂的数字***中进行探测是困难的。诸如逻辑分析器、示波器和计数器那样的专用测试设备以及诸如数字探测器和万用表那样的手持测试设备都将遇到上述问题。能够使得测试设备准确地识别复杂的数字***内的特定信号的方法和/或装置将减少许多这样的问题。这将使得测试设备识别所期望的信号并且随后对该正确信号进行探测。最终，这将确保良好的连接的存在并且使正确的信号被准确地分析和测量。
发明内容
本发明提供一种用于识别模拟电气***中的信号的装置、方法以及计算机程序产品。本发明能够被实现来识别输入信号、输出信号和双向信号。在复杂的数字***中进行探测是很难的，尤其是在物理尺寸减小以及组装技术变得越加小型化时。在对所期望的信号进行探测之前，通过识别它，测试设备能够更加有效且准确地进行操作。本发明使得测试设备能够提供良好的连接，确保正确的信号在被分析，以及允许测试设备基于所期望的分析的类型进行“自配置”。
控制信号识别电路的定时的ID选择信号包括递增计数并且标识相应信号的顺序数字。要被识别的信号位于一组输入/输出(I/O)引脚上。一个多路复用器(第一)响应ID选择信号而选择特定的I/O引脚。隔离电压源连接到该多路复用器，并且将选定信号提供给另一多路复用器(第二)。第二多路复用器响应ID选择信号而从该隔离电压源切换到地电势。该隔离电压源在选定的I/O驱动器引脚的DC电平处浮动。因此，通过连接到正确的I/O引脚和第二多路复用器，能够识别和探测选定信号。施加到引脚上的小识别信号在用于在模拟电子电路中传送信号的路径上是不可见的。
例如，ID选择信号的数字“1”表示第一多路复用器选择I/O引脚0。此时，第二多路复用器选择隔离电压源。I/O引脚0和第二多路复用器的输出识别I/O引脚0上的信号。当ID选择信号计数到“2”时，第二多路复用器切换到地，并且I/O引脚0上的实际信号能够被探测。当ID选择信号计数到“3”时，第一多路复用器切换到I/O引脚1，并且第二多路复用器切换回到隔离电压源。这一过程使得测试设备能够识别出所期望的信号，然后对其进行探测。
附图说明
为了更加完全地理解本发明及其优点，现在结合附图参考下面的描述，其中：
图1是改进的信号识别电路的框图；
图2是信号识别电路中的隔离电压源的示意图；
图3是信号识别电路中的模拟多路复用器的框图；
图4是说明关于ID选择信号的模拟多路复用器ID/GND输出信号的时序图；以及
图5是与电源相连的信号识别电路的框图。
具体实施方式
在下面的讨论中，将阐述众多特定的细节以提供对本发明的完全理解。然而，本领域的技术人员将理解，在没有这样的特定细节的情况下也可以实现本发明。在其他的情况中，为了不以不必要的细节混淆本发明，以示意图或框图形式示出了公知的组件。另外，在极大程度上，省略了关于网络通信、电磁信号传送技术等的细节，因为这样的细节被认为对于获得本发明的完全理解是不必要的，并且被认为是处于本领域普通技术人员的理解范围内的。
本发明解决涉及调试和监控复杂及小型的数字***的众多问题。首先，探测通常在探测连接是否被正确地连接上产生不确定性。识别期望信号的能力使得测试设备确保连接是正确的。其次，当期望进行某一分析时，该改进的测试方法确保进行该分析所需的实际信号集合存在。而且，该信号识别机制使得测试设备能够“自配置”。由于对于所期望的分析的类型的认知以及对于哪一通道连接到哪一信号的认知，测试设备能够“自配置”。该信号识别机制能够应用于输入信号、输出信号或双向信号。
图1示出了改进的信号识别电路100的框图。数据in_n 102和数据in_0106分别是对于三态驱动器_n 110和三态驱动器_0 112的输入数据信号。输出in_n 104和输出en_0 108分别是启用驱动器110和驱动器112的输出的信号。rs_n 114代表驱动器110的源阻抗，而rs_0 116代表驱动器112的源阻抗。I/O pin_n 118是驱动器110的输出引脚，而I/O pin_0 120是驱动器112的输出引脚。I/O引脚118和120能够是输入或输出引脚。该集成电路中的这些驱动器的数量是不重要的，因为该信号识别机制能够处理许多驱动器或接收器电路。而且，这些驱动器能够由接收器或驱动器/接收器电路来替换。
ID选择信号126确定哪一个数据引脚118或120已被选择并且由MUX1 132来识别。信号126连接到两个多路复用器MUX 1 132和MUX 2 134。响应ID选择信号126，MUX 1 132选择正确的I/O引脚118或120。模拟多路复用器MUX 2 134根据ID选择信号126而在选定的I/O引脚的标识信号和地之间切换。当MUX 2 134输出地时，其处于GND模式，而当其输出AC标识信号时，其处于ID模式。MUX 2 134还连接到GND引脚138。MUX 2 134的输出是ID/GND引脚136。ID/GND引脚136在AC标识信号和地之间选择。为这些多路复用器供电的隔离电压源130不参照地，而是在选定的I/O驱动器引脚118或120的DC电平处浮动。
对于该实施例而言，ID选择信号126递增计数并标识相应的I/O引脚118或120的顺序数字。ID选择信号126是到ID信号查找表122中的输入，该ID信号查找表122可以是包含关于每一信号的信息(在此描述)的只读存储器(ROM)设备。表122使得信号识别电路100能够将信号名称和/或该信号的详情提供给测试设备(未示出)。例如，查找表122使得ID选择信号126能够将信号名称和对于该信号的电压范围(在此描述)通知给测试设备。查找表122连接到调制器128，该调制器128响应选定的信号来控制隔离电压源130。参考频率124使得调制器128和隔离电压源130以与ID选择信号126相同的定时循环工作。
该装置100将AC标识信号施加到承载该信号的引脚118或120。施加到引脚118或120上的小AC标识信号在用于在驱动器110或112与接收器(未示出)之间传送信号的路径上是不可见的。装置100将该AC标识信号施加到由MUX 1 132所识别的I/O引脚118或120与ID/GND引脚136之间，然而实际的信号则存在于I/O引脚118或120和地138上。MUX2 134对于给定装置100所正识别的所有I/O引脚而共享ID/GND引脚136。
如前所述，隔离电压源130浮动并且不参照地。连接到MUX 2 134的电压源130的线维持在DC地电势。ID/GND输出136始终处于地电势，而与选定I/O引脚(例如118或120)上的DC电平无关。正被测量的引脚与ID/GND信号136的隔离通过电容隔离器(图2中将更加详细地描述)来实现。在没有这种隔离的情况下，每次MUX 2 134在GND模式和ID模式之间切换时，ID/GND信号136都影响锁存器DC电压。
兼容测试设备(未示出)使用接地引线连接到ID/GND引脚136并且使用通道引线连接到适当的I/O引脚118或120。首先，测试设备必须找到由ID选择信号126提供的信号识别序列。这称为信号识别模式。一旦检测到识别序列，测试设备便触发定时器并且内在地将采样从识别模式改变到数据获取模式。在数据获取模式下，测试设备测量并且采样来自该信号的数据。
图2示出了信号识别电路100(参见图1)中的隔离电压源130的示意图。如前所述，电源130是浮动的并且不参照地。电容器214是一种能量存储元件。电容器214以及六个开关(开关1 202、开关2 204、开关3 206、开关4 208、开关5 210、开关6 212)构成了电压源。所有的开关都是不重叠的，这意味着它们在产生特性之前具有一个间断。通过对这6个开关进行排序以在电容器214上产生交变电压，然后将电容器214连接到将要识别的信号集，来产生隔离Vout 216。Vout 216电压是对MUX 1 132和MUX2 134的输入。图2是开关电容器隔离电压源的一个例子。利用光学隔离电压源或变压器隔离电压源来能够获得相似的结果。
在图2中，在“接通(ON)”位置，所有的开关将连接到标为“接通”的接头，这些接头的电压受控于图1中的调制器128。在断开(OFF)位置，所有的开关都将连接到标为“断开”且被隔离或浮动的接头。典型的顺序以开关1 202和开关2 204“接通”而开关3 206和开关4 208“断开”开始。开关5 210和开关6 212也处于“接通”。以这一顺序，调制器128以正极性对电容器214充电。接下来，开关5 210和开关6 212变到“断开”接头。同时，开关3 206和开关4 208转为“接通”，而开关1202和开关2 204转为“断开”。这样将电压源(电容器214)连接到负载(隔离Vout216)。然后，开关3 206和开关4 208转为“断开”，而开关1 202、开关2 204、开关5 210以及开关6 212转为“接通”。调制器128以负极性对电容器214充电。接下来，开关1 202、开关2 204、开关5 210以及开关6212转为“断开”而开关3 206和开关4 208转为“接通”，以再次将电容器214连接到Vout 216。此顺序自身重复以向负载生成AC信号并且对模拟MUX 2 134供电以便识别选定的信号。在另一实现中，电容器214可以是外部组件。
图3示出了信号识别电路100中的模拟多路复用器300的框图。MUX1 132由开关即开关1 302构成，开关1 302选择正确的I/O引脚。在图3中，两个I/O引脚是I/O pin_n 118和I/O pin_0 120。如前所述，可以存在大量的将被识别的I/O引脚。ID选择信号126是对MUX 1 132的另一输入，其告知MUX 1 132选择哪一I/O引脚118或120。当ID选择信号126递增计数时，开关302从一个I/O引脚移动到下一个I/O引脚。开关1 302连接到隔离电源130以提供选定的I/O引脚的信号。开关1 302使得隔离电源130能够在选定的I/O驱动器引脚的DC电平处浮动。
MUX 2 134由开关2 304构成。该开关304在隔离电源130和地之间选择。开关2 304连接到ID/GND引脚136。ID选择信号126是对MUX 2134的输入。ID选择信号126告知MUX 2 134是选择隔离电源130还是地。例如，当ID选择信号126告知MUX 1 132选择I/O pin_0 120时，开关1 302连接到I/O引脚120。同时，ID选择信号126告知MUX 2 134连接到隔离电源130。这是ID模式并且测试设备通过连接到正确的I/O引脚120和ID/GND引脚136而能够识别信号。在小的延迟之后，ID选择信号126告知MUX 2 134切换到地。从而，开关2 304连接到地。这是GND模式并且能够参照地对选定信号进行探测和测量。
图4示出了说明关于ID选择信号的模拟多路复用器ID/GND输出信号的时序图400。对于该实施例而言，ID选择信号126是计数器值。如图4所示，ID选择信号126从0递增5。ID/GND引脚136的分配值存储在ID信号查找表122中。在0，ID/GND输出136接地。在1，ID/GND输出136定位特定的AC标识信号N。在2，ID/GND输出136返回到地。在3，ID/GND输出定位一个不同的AC标识信号N+1。在4，ID/GND输出回到地。在5，ID/GND输出定位一个不同的AC标识信号N+2。
作为一个实例，N表示对于I/O引脚0的AC标识信号。当ID选择信号126达到1时，则ID/GND引脚136连接到对于I/O引脚0120的相应AC标识信号。当ID选择信号126达到3时，则ID/GND引脚136是对于I/O引脚1(未示出)的相应AC标识信号。当ID选择信号126达到5时，那么ID/GND引脚136是对于I/O引脚2(未示出)的相应AC标识信号。当MUX 2 134输出特定的AC标识信号时，测试设备能够识别与该AC标识信号相对应的信号。一旦该设备已识别出该信号，那么MUX 2 134地的输出允许该设备测量并且采样实际数据。从而，当ID选择信号达到“1”时，MUX 1 132连接到I/O引脚0 120。所以，当ID选择信号126达到“2”时，测试设备探测I/O引脚0 120上的信号。当ID选择信号126达到“3”时，MUX 1 132连接到I/O引脚1(未示出)。
图5总体上示出了连接到电源502的信号识别电路508的框图。该配置用于识别电源输出。ID电路508代表图1中的信号识别电路100的一个实施例。ID/GND线510与图1中的ID/GND线136相同。GND线512连接到电源502。该电源502具有非常低的源阻抗，通常处于毫欧范围内。电源502提供相对于GND 512的电压干线504。普通的万用表能够测量GND 512和电压干线504之间的电压。本发明允许兼容的万用表通过相对于ID/GND信号510测量电压干线504来进行测量。电源干线506示出了将被探测的实际信号。一个ID电路508能够实现对于大量的输入信号、输出信号、或双向信号的此类型的识别探测。
ID/GND点510可以是测试点或印刷电路板的适当识别的铜轨迹。兼容的万用表利用用于到达ID/GND引脚510的通道的接地引线并且利用到电压干线504的通道输入连接到信号识别电路500。万用表感测ID同步图形以及涉及被探测信号的相应标识信息。该信息存储在图1的查找表122中。然后，在适当的时刻，当模拟多路复用器已切换到ID/GND引脚510上的输出GND时，测试设备进行实际的测量并且显示电压。相应的标识信息也能提供所期望的电压。因此，不仅能够读取出实际的电压，也能够显示所期望的电压。
存在许多能够使用本发明来实现的其他新颖性特征。信号标识信息能够包含用于选定信号的安全电压的范围。这允许测试设备示出实际的电压以及实际电压是否处于所期望的范围内。如果选定信号的电压在该范围之外(太高或太低)，那么该设备产生告警消息。而且，可由另一类型的测试设备使用的任何其他信号详情可具有该信号标识信息。如前所述，已知所期望的分析的类型和对于哪一个探头连接到哪一个信号的认知，本发明还允许兼容的测试设备对于选定的信号进行“自配置”。
本发明的测试设备能够提供附加的安全特征。该装置100确保电路连接的明确指示。从而，如果选定信号被假定示为100伏特并且存在渐衰，那么测试设备示出：该设备被适当地连接并且该信号被假定示为100伏特。或者，如果不存在明确连接的信号并且读数是0伏特，那么操作员将了解不存在连接。先前，如果操作员认为进行了连接并且0伏特是输出的话，那么他可能会触电致死，因为他认为该信号不存在电压。这就是由于渐衰或其他问题而使得在无信号识别的情况下的简单探测可能不令人满意的原因。
在不影响集成电路中的实际信号的情况下识别和测试期望信号的能力提供了超越现有技术调试和监控方法的巨大改进。本发明增强了准确而安全地探测复杂的数字***的能力。而且，识别选择信号和关于这些信号的特定信息的能力极大地增强了相应测试设备的能力。
可以理解，本发明能够采取多种形式和实施例。从而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以实现本发明构思的许多变形。在此概括的能力考虑到了多种程序设计模型的可能性。本公开不应被认为优选任何特定的程序设计模型，而是针对于这些程序设计模型能够在其上构建的基础概念。
本发明是通过参考其几个优选实施例而被描述的，应该指出，所公开的实施例实质上是说明性的，而不是限制性的，并且在上述的公开中预期了广泛的变形、修改、变换以及替代，在某些情况下，在不相应使用其他特征的情况下可以使用本发明的某一些特征。基于前面对优选实施例的描述，本领域的技术人员可以设想许多这样的变形和修改。因此，应该理解，应该宽泛地并且以与本发明的范围一致的方式来解释所附权利要求。

Claims (14)

1.一种用于通过使用标识(ID)选择信号来识别模拟电气***中的信号的装置，包括：
多个输入/输出(I/O)引脚，其对应于多个信号；
至少一个第一多路复用器，其连接至少一个隔离电压源，并且其至少被配置为响应上述ID选择信号而选择上述多个I/O引脚中的相应I/O引脚；
至少一个隔离电压源，其连接至少一个第二多路复用器，且其至少被配置为响应上述ID选择信号而产生交流电(AC)信号；以及
至少一个第二多路复用器，其至少被配置为响应上述ID选择信号而选择上述至少一个隔离电压源或地。
2.权利要求1的装置，其中上述ID选择信号包括递增计数并且标识上述多个I/O引脚中的相应I/O引脚的顺序数字。
3.权利要求1的装置，其中上述多个信号是输入信号、输出信号或双向信号。
4.权利要求1的装置，其中上述至少一个第一多路复用器进一步包括内部开关，该内部开关响应上述ID选择信号而将上述至少一个隔离电压源连接到上述多个I/O引脚中的相应I/O引脚。
5.权利要求1的装置，其中上述至少一个第二多路复用器进一步包括内部开关，该内部开关响应上述ID选择信号而将ID/GND引脚连接到上述至少一个隔离电压源或地。
6.权利要求1的装置，其中上述至少一个隔离电压源不参考地并且响应上述ID选择信号而在上述多个I/O引脚中的相应I/O引脚的电压电平处浮动。
7.权利要求1的装置，其中该装置进一步包括：
至少一个ID信号查找表，其至少被配置为存储关于上述多个信号的信息；以及
至少一个调制器，其连接上述至少一个ID信号查找表和上述至少一个隔离电压源。
8.权利要求7的装置，其中上述至少一个ID信号查找表至少被配置为接收上述ID选择信号并且传送关于上述多个信号的信息。
9.权利要求8的装置，其中上述至少一个调制器至少被配置为响应上述至少一个ID信号查找表的输出而控制上述至少一个隔离电压源的电压。
10.一种用于通过使用ID选择信号来识别模拟电气***中的信号的方法，包括：
生成标识多个信号的ID选择信号；
响应上述ID选择信号，选择与上述多个信号中的一个相对应的多个I/O引脚中的一个；
响应上述ID选择信号，根据上述多个信号中的选定信号产生AC信号；
响应上述ID选择信号，选择上述AC信号或地电势；以及
根据上述AC信号识别上述多个信号中的选定信号。
11.权利要求10的方法，其中上述生成步骤进一步包括生成ID选择信号，该信号包含递增计数并且标识上述多个I/O引脚中的相应I/O引脚的顺序数字。
12.权利要求10的方法，其中上述产生步骤进一步包括使用隔离电压源来产生上述AC信号。
13.权利要求10的方法，其中上述选择步骤进一步包括选择上述AC信号以识别上述多个信号中的选定信号以及选择地电势以探测上述多个信号中的选定信号。
14.一种用于通过使用ID选择信号来识别模拟电气***中的信号的计算机程序产品，该计算机程序产品具有其上包含计算机程序的介质，其中，该计算机程序包括：
用于执行前述方法权利要求中的任意一种方法的计算机代码。
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