一种基于端口编码的可扩展光电探测器阵列测试方法及系统

本发明属于光电探测器测试，具体涉及一种利用开关矩阵器件公共端口编码实现多通道扩展的光电探测器阵列测试方法及系统，尤其适用于中等规模光电探测器阵列的高速、并行测试与实时可视化。

背景技术：

1、光电探测器阵列测试通常需要将多个独立信号输出端依次连接至测量设备。人工探针逐点测试效率低，且容易产生漏测、重复测量及通道位置与测量数据不对应的问题。

2、采用模拟多路开关能够自动选择测试通道，但单个开关器件的输入端口数量有限。当测试通道数量增加时，通常需要增加开关器件，并为每个器件增加独立片选线、译码器或额外gpio。该方式使控制线数量和控制电路复杂度随器件数量增加，同时增加布线面积和扩展成本。

3、部分开关矩阵器件同时具有多个输入端口和多个公共端口。如果仅将其作为普通多选一开关使用，多个公共端口所携带的地址维度未被用于器件识别，难以在共用控制线的条件下区分多个开关矩阵器件。

4、因此，需要一种面向多个开关矩阵器件的通道扩展方案，利用不同公共端口建立器件标识，使多个器件能够共用控制信号线，并通过统一通道地址选择一个独立探测器输出。

技术实现思路

1、本发明旨在解决多通道光电探测器阵列测试中，开关矩阵器件扩展导致片选线和控制端口数量增加、通道地址分散以及系统扩展复杂的问题。

2、技术方案

3、多个开关矩阵器件分别被分配不同的指定公共端口，指定公共端口并联至公共测量输出，其他公共端口不接入公共测量输出。多个器件共用控制信号线；指定公共端口编号用于标识器件，输入端口编号用于标识器件内部通道，二者共同形成统一逻辑通道地址。

4、当通道地址被广播至各开关矩阵器件时，各器件可以同步改变对应交叉开关状态，但仅目标器件的指定公共端口连接公共测量输出，因此仅目标输入端口建立有效测量通路。

5、控制模块按照关断上一通道、配置目标地址、等待稳定、触发采样、存储数据和关断目标通道的顺序扫描各输入端口。显示、通信和数据缓存作为优选功能，不构成端口编码扩展机制的必要限定。

6、有益效果

7、1. 将开关矩阵器件的公共端口编号转化为器件标识，实现器件级地址与器件内通道地址的统一编码；

8、2. 多个开关矩阵器件共用控制线，扩展通道时无需对应增加独立片选线；

9、3. 只有目标器件的指定公共端口接入公共测量输出，避免多个器件同时形成有效输出通路；

10、4. 通道数量可按开关矩阵器件输入端口数逐级扩展；

11、5. 与二维行列交点寻址不同，本方案适用于具有多个独立信号输出端的光电探测器阵列。

1.一种基于端口编码的可扩展光电探测器阵列测试系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述开关矩阵器件共用数据线、时钟线、锁存线和复位线中的至少一种，且无需针对每个开关矩阵器件设置独立片选线。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述指定公共端口编号用于标识目标通道所属的开关矩阵器件，所述目标输入端口编号用于标识所述开关矩阵器件内的目标输入端口，二者共同构成目标通道的逻辑地址。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块在选通目标通道前关断上一目标通道，在目标通道选通后经过预设稳定等待时间触发测量设备采样，并在完成采样后关断目标通道，使非目标通道保持高阻状态。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关矩阵器件的数量不大于单个开关矩阵器件所具有的公共端口数量；每增加一个开关矩阵器件，将该开关矩阵器件的一个未被其他开关矩阵器件占用的公共端口分配为指定公共端口，以增加与其输入端口数量对应的测试通道。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括fpga，所述fpga通过通信接口与源表连接，用于配置源表并接收源表返回的测量数据。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块将测量数据写入与目标通道物理位置对应的存储地址，并通过数据缓存与显示模块生成反映光电探测器阵列信号分布的图像。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据缓存包括双端口存储器，第一端口连接测量数据写入时钟域，第二端口连接视频数据读取时钟域。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统具有自动扫描模式和手动选点模式；自动扫描模式按照预设通道顺序遍历输入端口，手动选点模式根据输入的通道坐标生成对应通道地址。

10.一种基于端口编码的可扩展光电探测器阵列测试方法，应用于包括多个开关矩阵器件的测试系统，每个开关矩阵器件具有多个输入端口和多个公共端口，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当增加开关矩阵器件时，为新增开关矩阵器件分配一个尚未被其他开关矩阵器件使用的公共端口，并将该公共端口连接至公共测量输出，而不增加与新增开关矩阵器件对应的独立片选控制线。