一种数字总线电磁环境效应模拟装置及方法与流程

1.本发明属于电磁兼容特性技术领域，特别涉及一种数字总线电磁环境效应模拟装置及方法。


背景技术：

2.数字总线是一种常见的复杂电子系统控制器和各种类型传感器之间传递信息和能量的载体，是电子设备电磁环境效应研究的重点研究对象之一。
3.随着信息化技术的发展和电子设备集成度的提升，数字总线所面临的电磁环境日益复杂，数字总线耦合复杂电磁环境所引发的电磁兼容问题是电子设备研制过程中经常面临的问题之一。此外，复杂电子系统往往集成多种类型的数字总线，在复杂电子系统电磁兼容性设计阶段不易分析和预测数字总线所引发的电磁兼容问题。


技术实现要素：

4.为了分析和模拟真实情况下复杂电子系统数字总线电磁环境效应，本发明提供了一种常用数字总线电磁环境效应模拟装置，可以对常见的多种数字总线的电磁环境效应进行模拟，而且数字总线所面临的电磁环境可以根据实际情况进行信号形式、幅度、周期等参数的调整，便于更好地模拟复杂电子系统中数字总线所面临的真实电磁环境，同时完成对数字总线电磁环境效应的摸边探界，为复杂电子系统数字总线的防护提供参考。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种数字总线电磁环境效应模拟装置，包括用于发送数字总线信息的a板、用于接收数字总线信息的b板、激励信号注入模块、信号发生模块、总线信号控制分析模块和电源模块；所述电源模块分别与所述a板、所述b板、所述信号发生模块和所述总线信号控制分析模块电性连接；所述a板和所述b板通过总线电性连接，所述总线信号控制分析模块分别与所述a板和所述b板电性连接；所述信号发生模块与所述激励信号注入模块电性连接，所述总线穿过所述激励信号注入模块；
6.所述总线信号控制分析模块向所述a板发送信息，所述a板将接收的信息利用所述总线传输至所述b板，同时所述信号发生模块产生激励信号，通过所述激励信号注入模块注入所述总线；所述b板对接收到的数字总线信号进行解调，并将解调后的信息传输至所述总线信号控制分析模块，所述总线信号控制分析模块对比发送的信息和接收的信息，计算误码率，根据所述激励信号的形式、幅度和误码率之间的关系，为电磁兼容研究、试验提供数据支撑。
7.进一步，所述a板和所述b板各自包括中央处理器、与所述中央处理器电性连接的总线编解码器模块、以及与所述总线编解码器模块电性连接的总线接口模块；所述总线编解码器模块包括至少一个eth总线编解码器以及一种或多种其他总线编解码器，所述总线接口模块包括与所述至少一个eth总线编解码器电性连接的至少一个eth总线接口以及分别与所述一种或多种其他总线编解码器对应电性连接的一种或多种其他总线接口；所述a板的一种或多种其他总线接口与所述b板的一种或多种其他总线接口通过对应的总线电性
连接；所述a板与所述b板通过各自的至少一个eth总线接口与所述总线信号控制分析模块连接。
8.进一步，所述总线编解码器模块包括arinc429总线编解码器、rs485总线编解码器、rs232总线编解码器、rs422总线编解码器、can总线编解码器、rapidio总线编解码器、1394b总线编解码器和mil
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1553b总线编解码器中的一种或多种；所述总线接口模块包括arinc429总线接口、rs485总线接口、rs232总线接口、rs422总线接口、can总线接口、rapidio总线接口、1394b总线接口和mil
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1553b总线接口中的一种或多种。
9.进一步，所述总线信号控制分析模块包括处理器和显示器，所述处理器分别与所述a板和所述b板各自的eth总线接口连接；所述显示器所显示的界面中包括本地地址栏、待测总线栏、总线参数配置栏、数据输入栏、发送数据栏、测试结果栏、状态栏、运行日志栏；所述本地地址栏包括本地地址框和开启服务按钮，用于将所述总线信号控制分析模块与所述a板和所述b板连接；所述待测总线栏包括一个或多个总线选择按钮，用于在一种或多种其他总线中选择一种总线类型进行模拟；所述总线参数配置栏用于配置所选总线参数以及将总线参数发送至所述a板和所述b板，配置所述a板和所述b板的板卡参数；所述数据输入栏包括文件数据按钮和自定义数据按钮；所述发送数据栏包括发送间隔输入框、发送次数输入框和发送数据按钮；所述测试结果栏包括测试结果显示框和清空显示按钮；所述状态栏包括系统状态、a板状态和b板状态，三种状态各自包括正常状态和离线状态；所述运行日志栏包括运行日志框和清空显示按钮，所述运行日志框用于显示运行日志和现实误码率。
10.进一步，所述信号发送模块包括信号发送器，所述激励信号注入模块包括电流注入探头，所述电流注入探头与所述信号发生器通过同轴电性连接，同时所述电流注入探头卡在所述总线上。
11.进一步，所述a板和所述b板各自包括选择开关，所述a板通过所述选择开关能够转换为所述b板，所述b板通过所述选择开关能够转换为所述a板。
12.本发明还提供了一种上述数字总线电磁环境效应模拟装置的数字总线电磁环境效应模拟方法，包括如下步骤：
13.1)搭建根据权利要求1
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6之一所述装置，开启电源给所述装置上电；
14.2)打开总线信号控制分析模块，点击本地地址栏的本地地址框，选择ip地址，点击开启服务按钮，此时状态栏中的系统状态、a板状态和b板状态均显示为正常状态；
15.3)在待测总线栏点击所选的数字总线选择按钮；
16.4)在总线参数配置栏选择总线参数值，点击设置按钮，完成总线参数配置；
17.5)在数据输入栏点击自定义数据按钮，点击十六进制按钮，在数据区域框中输入待发送数据；
18.6)在发送数据栏的发送间隔框和发送次数框分别输入发送间隔和发送次数设定值，点击发送数据按钮，完成数据发送；
19.7)在测试结果栏显示接收结果；
20.8)当运行日志框中显示接收误码率为0时，完成所述装置的校准；
21.9)开启信号发生模块，发送激励信号，点击输出；
22.10)在测试结果栏显示接收结果；
23.11)运行日志框中显示所接收的误码率。
24.本发明的有益效果：
25.本发明集成多种常用数字总线，可以以较小的代价完成对复杂电子系统中所用数字总线电磁环境效应的模拟，为复杂系统数字总线电磁环境效应的研究提供硬件支撑；同时本发明可以作为特定数字总线传输介质性能的鉴定装置，为数字总线传输介质的选取提供参考；此外，本发明也可以在电磁兼容性标准试验中作为数字总线模拟器使用。
附图说明
26.图1为本发明实施例的数字总线电磁环境效应模拟装置连接框图；
27.图2为本发明实施例的a板或b板组成框图；
28.图3为本发明实施例的a板或b板结构图，其中(a)为前视图，(b)为后视图，(c)为俯视图；
29.图4为本发明实施例的总线信号控制分析模块结构图；
30.图5为本发明实施例的数字总线电磁环境效应分析软件截图。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
32.本实施例提供的数字总线电磁环境效应模拟装置，如图1所示，包括电源模块(图中未示出)、用于发射数字总线信息的a板1、用于接收数字总线信息的b板2、信号发生模块3、激励信号注入模块4和总线信号控制分析模块5。电源模块分别与a板1、b板2、信号发生模块3和总线信号控制分析模块5电性连接，用于向a板1、b板2、信号发生模块3和总线信号控制分析模块5提供电源。a板1通过总线与b板2电性连接，用于向b板2传输数字总线信号。信号发生模块3与激励信号注入模块4电性连接，并且使中线穿过激励信号注入模块4，用于将信号发生模块3按照电磁兼容标准产生的激励信号(即激发数字总线敏感的信号)注入总线，模拟总线的电磁环境效应。总线信号控制分析模块5通过网线分别与a板1、b板2电性连接，用于向a板1传输待发送信息，并且从b板2接收信息，并对比发送与接收信息，计算误码率，误码率计算公式为：误码率＝错误码元数/传输总码元数。可以通过更改激励信号的形式、幅度，获取不同信号形式、幅度下的误码率，根据激励信号的形式、幅度和误码率之间的关系，为电磁兼容研究、试验提供数据支撑。
33.在本实施例中，如图2
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3所示，a板1和b板2均包括中央处理器11；与中央处理器11电性连接的arinc429总线编解码器12、与arinc429总线编解码器12电性连接的arinc429总线接口111；与中央处理器11电性连接的rs485总线编解码器13、与rs485总线编解码器13电性连接的rs485总线接口112；与中央处理器11电性连接的rs232总线编解码器14、与rs232总线编解码器14电性连接的rs232总线接口113；与中央处理器11电性连接的rs422总线编解码器15、与rs422总线编解码器15电性连接的rs422总线接口114；与中央处理器11电性连接的can总线编解码器16、与can总线编解码器16电性连接的can总线接口115；与中央处理器11电性连接的eth总线编解码器17、与eth总线编解码器17电性连接的eth总线接口116；与中央处理器11电性连接的rapidio总线编解码器18、与rapidio总线编解码器18电性连接的rapidio总线接口117；与中央处理器11电性连接的1394b总线编解码器19、与1394b总线
编解码器19电性连接的1394b总线接口118；与中央处理器11电性连接的mil
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1553b总线编解码器20、与mil
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1553b总线编解码器20电性连接的mil
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1553b总线接口119；与中央处理器11电性连接的直流12v电源接口120；以及a/b板选择开关121。a/b板选择开关121用于决定数字总线板卡的发射或者接收属性，如图3所示，当将a开关拨到字母a侧、b开关拨到远离字母b侧时，表示该数字总线板卡为a板1；当将a开关拨到远离字母a侧、b开关拨到字母b侧时，表示该数字总线板卡为b板2。在实际模拟时，a板1的arinc429总线接口111、rs485总线接口112、rs232总线接口113、rs422总线接口114、can总线接口115、rapidio总线接口117、1394b总线接口118、mil
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1553b总线接口119与b板2对应的数字总线接口通过相应的总线电性连接。
34.在本实施例中，a板1和b板2长度可以设计为482mm，高度可以设计为44.5mm，宽度可以设计为250mm。当然，a板1和b板2的尺寸并非局限于此，可以根据实际情况对a板1和b板2的尺寸进行调整，在此不做限定。
35.在本实施例中，信号发生模块3包括信号发生器，激励信号注入模块4包括电流注入探头。将电流注入探头与信号发生器通过同轴线进行电性连接，同时将电流注入探头卡在用于连接a板1和b板2的总线上，以模拟数字总线所面临的电磁环境，达到对数字总线电磁环境效应摸边探界的目的。
36.在本实施例中，如图4所示，总线信号控制分析模块5包括处理器51、显示器52和输入键盘53。处理器51分别与a板1、b板1的eth总线接口116通过eth网线电性连接，用于处理器51向a板1发送所需传送信息，并接收b板2接收的信息，同时比对发送的信息与接收的信息之间的差别，计算误码率。输入键盘53与处理器51电性连接，用于输入待传送信息。显示器52与处理器51电性连接，用于选择总线类型、显示输入信息以及显示输出结果和误码率等，方便测试者查看。
37.特别地，如图5所示，总线信号控制分析模块5的显示器52所显示的截面中包括主界面标题栏521、本地地址栏522、待测总线栏523、总线参数配置栏524、数据输入栏525、发送数据栏529、测试结果栏5210、状态栏526、固件更新栏527、运行日志栏528。其中，主界面标题栏521显示为“数字总线电磁环境效应分析”。本地地址栏522包括本地地址输入和开启服务按钮，用于连接总线信号控制分析模块和a板1、b板2。待测总线栏523用于选择模拟总线类型，每次只能模拟一种总线，包括arinc数字总线选择按钮、rs485数字总线选择按钮、rs232数字总线选择按钮、rs422数字总线选择按钮、can数字总线选择按钮、eth数字总线选择按钮、rapidio数字总线选择按钮、1394b数字总线选择按钮和mil
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1553b数字总线选择按钮。总线参数配置栏524根据选择的待测总线决定，此处以rs232数字总线为例：总线参数配置栏524包括rs232总线配置的“设置”按钮，通过设置输入rs232总线的波特率、数据位、停止位、校验位、流控来配置rs232总线参数，“设置”按钮用于将输入的总线参数发送给a板1和b板2，配置a板1和b板2的参数。数据输入栏525包含文件数据和自定义数据两个按钮，通过点击十六进制或者ascii来选择数据格式，点击文件数据可通过点击打开文件按钮输入待发送数据，点击自定义数据，可在数据区域内输入带发送数据。发送数据栏529包含发送间隔输入框、发送次数输入框和发送数据按钮，点击发送间隔输入框输入数据发送间隔，点击发送次数框输入发送次数，然后点击发送数据按钮向a板1发送数据。测试结果栏5210包含测试结果显示框和清空显示按钮，b板2将接收到的数据传送给总线信号控制分析模块5
并显示在测试结果显示框，点击清空显示按钮可以将测试结果显示框清空。状态栏526包括系统状态、a板1状态和b板2状态，各状态均包括正常和离线两种状态。固件更新栏527有固件更新按钮，用于更新数字总线电磁环境效应分析软件，点击该按钮选择待更新固件即可进行软件更新。运行日志栏528包含运行日志框和清空显示按钮，运行日志框用于显示运行日志和现实误码率，点击清空显示按钮即可清空运行日志框。
38.综上，本发明的数字总线电磁环境效应模拟装置可以集成多种总线协议，从而实现对多种总线电磁环境效应的摸边探界，同时为揭示数字总线电磁敏感机理提供硬件基础。
39.下面选择rs232数字总线对上述模拟装置的模拟过程进行详细说明。
40.具体过程如下：
41.1)利用图1所示框图搭建本实施例的数字总线电磁环境效应模拟装置，开启电源给模拟装置上电；
42.2)打开总线信号控制分析模块5的数字总线电磁环境效应分析软件，点击本地地址栏522的本地地址框，选择ip地址，点击开启服务，此时状态栏526系统状态显示正常，a板1和b板2的状态显示正常；
43.3)在待测总线栏523点击rs232数字总线选择按钮；每次只能模拟一种总线，本实施例选择rs232数字总线；
44.4)在总线参数配置栏524选择波特率为9600，点击设置按钮，完成总线参数配置；
45.5)在数据输入栏525点击自定义数据按钮，点击十六进制按钮，在数据区域框中输入待发送数据“face1314”；
46.6)在发送数据栏529在发送间隔框输入1，发送次数框输入1，点击发送数据按钮，完成数据发送；
47.7)在测试结果栏5210显示接收结果为“face1314”；
48.8)运行日志显示“已发送8个字符，接收误码率为0”，完成了数字总线电磁环境效应模拟装置的校准；
49.9)开启信号发生模块3，发送1v、1mhz的正弦波，点击输出；
50.10)在测试结果栏5210显示接收结果为“face1b14”；
51.11)运行日志显示“已发送8个字符，接收误码率为0.125”。
52.对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。