一种信号幅值及频率测试方法及系统与流程

本发明涉及总线网络技术计算基础，具体为一种信号幅值及频率测试方法及系统。

背景技术：

1、在总线产品的全生命周期中，调试、验收及外场故障排查是保障产品性能稳定性与可靠性的关键环节，而总线产品的拓扑测试作为上述环节中不可或缺的核心测试内容，直接关系到总线产品的运行状态评估、故障定位准确性及产品最终交付质量。

2、目前，总线产品的拓扑测试主要依赖sqt信号质量测试设备实现，该测试方式在实际应用过程中暴露出诸多亟待解决的技术缺陷，严重制约了总线产品调测、验收及外场排故的效率与经济性。具体而言，现有拓扑测试方式的不足主要体现在以下几个方面：其一，机动性与部署性较差，sqt信号质量测试设备通常体积较大、重量较重，难以适应外场复杂、多变的测试环境，在移动部署及现场测试过程中存在诸多不便；其二，工装及设备的购置与维护成本高昂，sqt信号质量测试设备属于高精度专用设备，其前期购置成本较高，且后期设备校准、故障维修等维护工作需投入大量的人力与财力，大幅增加了总线产品的测试成本；其三，测试准备工作耗时较长，在进行拓扑测试前，需完成繁琐的线缆连接操作及系统参数配置，不仅延长了测试周期，还易因线缆连接错误、配置参数偏差导致测试结果异常，影响测试效率；其四，资源利用率不高，sqt信号质量测试设备功能专一，仅能用于总线拓扑测试，难以实现与其他测试环节的协同复用，造成了测试资源的浪费。

3、针对上述现有技术中存在的缺陷，亟需一种新的总线产品拓扑测试方案，实现拓扑测试的使用便捷性，同时保障产品供电安全，有效提高总线产品的调测效率、降低测试成本，满足总线产品调试、验收及外场排故的实际需求。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种信号幅值及频率测试方法及系统，以解决现有总线产品拓扑测试依赖sqt信号质量测试设备，存在机动性与部署性差、工装及设备购置与维护成本高昂、测试前线缆连接与系统配置耗时久、资源利用率低的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种信号幅值及频率测试方法，包括：

4、搭建测试硬件环境并提供供电支持，通过测试硬件的信号端口获取被测总线产品的信号，同时启动驻留在cpld芯片中的cpld逻辑代码；

5、对获取的被测总线产品的信号分别进行幅值调理和频率调理，将调理后的幅值信号和频率信号传输至cpld芯片；

6、通过cpld逻辑代码对调理后的幅值信号进行幅值判定、对调理后的频率信号进行频率计算，得到被测信号的幅值范围和实际频率值；

7、通过led阵列显示被测信号的幅值范围和频率值，同时显示测试设备的工作状态和充电状态，完成对总线产品信号幅值及频率的测试。

8、优选的，cpld逻辑代码包括连接所有子模块的顶层模块top_1394_test、用于幅值判定的幅值判定模块amplitude_detector、用于频率计算的频率计算模块frequency_calculator以及用于led驱动控制的led驱动控制模块led_driver。

9、优选的，测试硬件包括信号调理板组件、核心板组件、锂电池、可充电锂电池钮子开关、电阻、电容、dc充电口、type-c充电口、信号端口lemo接口、信号端口工业接口、led阵列及壳体；所述供电支持采用锂电池供电，使用时需确保可充电锂电池钮子开关打开，充电电压为dc5v，可通过dc充电口或type-c充电口为设备充电。

10、优选的，信号端口包括2个lemo接口和1个工业接口，总线耦合方式采用变压器耦合。

11、优选的，幅值调理以rms检波器、比较器为核心元器件，具体过程包括：

12、将被测信号端口发送端信号转换为rms信号，再将该rms信号与0.3v、0.6v、0.9v、1.2v基准电压通过比较器进行比较，将比较器输出数据传输至核心板cpld芯片。

13、优选的，频率调理以比较器、施密特触发器为核心元器件，具体过程包括：

14、将测试盒信号发送端数据经比较器与基准电压比较、施密特触发器整形后，调理成cpld芯片可处理的信号电平，再传输至cpld芯片。

15、优选的，幅值判定由cpld芯片通过幅值判定模块对比较器输出数据进行处理，确定信号端口的幅值范围；

16、所述频率计算由cpld芯片通过频率计算模块对调理后的信号电平进行计算，得出当前信号频率值。

17、优选的，led阵列包括工作状态led、充电指示led，同时用于显示信号幅值范围和频率；其中，幅值范围显示支持区间包括：＜0.3v，4个灯全灭、0.3v-0.6v，a灯亮、0.6v-0.9v，b灯亮、0.9v-1.2v，c灯亮、＞1.2v，d灯亮。

18、优选的，频率显示支持频率档位包括100m、200m以及400m；led阵列中频率led从下至上分别对应100m、200m、400m及预留灯，通过led点亮状态判定当前信号频率。

19、第二方面，本发明还提供了一种信号幅值及频率测试系统，包括：

20、信号获取模块，用于搭建测试硬件环境并提供供电支持，通过测试硬件的信号端口获取被测总线产品的信号，同时启动驻留在cpld芯片中的cpld逻辑代码；

21、信号调理模块，用于对获取的被测总线产品的信号分别进行幅值调理和频率调理，将调理后的幅值信号和频率信号传输至cpld芯片；

22、信号处理模块，用于通过cpld逻辑代码对调理后的幅值信号进行幅值判定、对调理后的频率信号进行频率计算，得到被测信号的幅值范围和实际频率值；

23、显示模块，用于通过led阵列显示被测信号的幅值范围和频率值，同时显示测试设备的工作状态和充电状态，完成对总线产品信号幅值及频率的测试。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

25、本发明提供了一种信号幅值及频率测试方法，通过搭建集成化测试硬件环境并提供便捷供电支持，搭配驻留在cpld芯片中的专用逻辑代码，实现了被测总线产品信号的高效获取与精准处理，相较于传统依赖sqt信号质量测试设备的测试方式，其一体化硬件架构省去了大型设备的繁琐部署流程，自带的多类型信号端口的设计提升了测试场景适配性，锂电池供电及双充电接口的配置大幅增强了设备机动性与部署灵活性，有效解决了传统测试设备机动性与部署性差的技术问题；通过对获取的信号分别进行幅值调理和频率调理，以rms检波器、比较器、施密特触发器为核心的调理电路，能够将被测信号精准转换为cpld可处理的信号电平，配合cpld逻辑代码的四个核心模块协同工作，实现了幅值范围的精准判定与频率值的快速计算，避免了传统测试中信号处理繁琐、误差较大的问题；通过led阵列直观显示被测信号的幅值范围、频率值以及设备工作状态、充电状态，无需复杂的系统配置与数据解读流程，简化了测试操作，缩短了测试前线缆连接与系统配置的耗时，同时精简的硬件组成与嵌入式逻辑处理架构，大幅降低了工装及设备的购置与维护成本，提升了测试资源的利用率，切实解决了总线产品调试、测试和环境试验过程中测量信号端口信号幅值及频率时存在的各类实操难题，在产品调试、测试和排故过程中效果提升显著，为总线产品的全流程检测提供了高效、便捷、低成本的技术支撑。