一种同轴倒换通用适配器的制作方法

1.本实用新型实施例涉及数字电视广播技术领域，尤其涉及一种同轴倒换通用适配器。


背景技术：

2.目前，在发射系统的设备配置上，发射机、同轴控制器以及同轴开关均有成熟的产品，可向各产品供应商购买。而在广播电视行业的实际产品目录中，无法找到用于完成同轴开关、发射机、同轴控制器之间的适配设备。同轴倒换适配设备是整个发射系统的纽带，起到发射机连锁通路的建立、同轴开关和同轴控制器之间同轴命令以及同轴状态信号交换的作用，其重要性不言而喻。在实际的系统组成中，适配功能主要通过发射机系统供应商提供或者发射台自主研发完成。但是这两种方式设计思路都是以特定硬件系统条件下，完成定制化的适配，通用性较差。较差的通用性带来的问题是加大了发射系统组建的复杂性和难度，同时也不利于适配器的备份。目前为止，成熟的可通用的倒换适配器一直是广播发射系统领域的空白。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种同轴倒换通用适配器，以实现不同发射系统生产厂家生产的发射机、同轴开关、同轴控制器之间的任意适配。
4.本实用新型实施例提供了一种同轴倒换通用适配器，该同轴倒换通用适配器包括指令输入及适配状态显示单元，用于接收输入的指令，并反馈显示同轴位置、同轴控制命令和连锁通路建立的过程和结果；
5.接口适配单元，所述接口适配单元包括第一控制器，与所述第一控制器连接的同轴控制器端口适配矩阵、同轴开关端口适配矩阵和发射机连锁端口适配矩阵，所述接口适配单元用于进行同轴控制器、同轴开关之间的端口配对以及发射机连锁通路的适配。
6.可选地，所述第一控制器采用fpga，所述fpga与所述指令输入及适配状态显示单元连接，用于接收所述指令输入及适配状态显示单元的适配指令并向所述指令输入及适配状态显示单元输出适配状态。
7.可选地，所述指令输入及适配状态显示单元包括第二处理器、输入指令采集单元、显示驱动单元和显示屏；输入指令采集单元与所述第二处理器连接，所述第二处理器通过所述显示驱动单元连接所述显示屏。
8.可选地，所述指令输入及适配状态显示单元还包括适配状态指示灯，所述适配状态指示灯与所述第二处理器连接。
9.可选地，所述第二处理器采用arm，所述指令输入及适配状态显示单元还包括存储器，所述存储器与所述arm连接。
10.可选地，同轴倒换通用适配器还包括电压输出单元，所述电压输出单元输出至少两种电压，所述电压输出单元连接所述同轴开关端口适配矩阵。
11.可选地，同轴倒换通用适配器还包括控制电压外接接口，所述电压外接接口用于连接外部电源，所述控制电压外接接口连接所述同轴开关端口适配矩阵。
12.可选地，所述同轴控制器端口适配矩阵和所述同轴开关端口适配矩阵之间建立有适配功能通道。
13.可选地，所述同轴开关端口适配矩阵的连锁通路采用多点交叉混合矩阵。
14.可选地，所述fpga包括：
15.同轴控制器端口适配控制电路，用于为同轴控制器端的同轴命令、同轴状态的各功能通路的矩阵提供串行数据、时钟信号以及片选信号；
16.同轴开关端口适配控制电路，用于完成同轴控制器端口适配控制，以及连锁通路矩阵开关阵列的控制。
17.本实施例的技术方案改变了原旧版本同轴倒换适配器定制的设计思路，摒弃了以接线排为信号交换的核心适配方式，采用大规模集成电路、可编程逻辑电路和开关阵列实现任意同轴开关和同轴控制信号接口之间的信号的适配，其通用性得到了提升，填补了广电领域发射系统通用适配设备的空白。一方面可以实现将不同发射系统生产厂家生产的发射机、同轴开关、同轴控制器之间的连锁通路、命令通路以及状态通路的任意适配。另一方面可大大降低各广播发射台发射系统构建的工作难度和强度，只需简单的设置，即可完成任意厂商、任意型号的同轴开关与同轴控制器的适配。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的一种同轴倒换通用适配器结构示意图；
19.图2是本实用新型实施例提供的同轴倒换通用适配器总功能图；
20.图3是本实用新型实施例提供的同轴倒换通用适配器工作原理示意图；
21.图4是本实用新型实施例提供的接口适配单元功能示意图；
22.图5是本实用新型实施例提供的同轴控制器与同轴开关端口的功能图；
23.图6是本实用新型实施例提供的指令输入及适配状态显示单元结构示意图；
24.图7是本实用新型实施例提供的分段式端口适配结构示意图；
25.图8是本实用新型实施例提供的一阶单端口多点交叉混合矩阵适配结构；
26.图9是本实用新型实施例提供的fpga功能图。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
28.图1为本实用新型实施例提供的一种同轴倒换通用适配器结构示意图，参考图1，本实用新型实施例提供了一种同轴倒换通用适配器，该同轴倒换通用适配器1包括指令输入及适配状态显示单元10，用于接收输入的指令，并反馈显示同轴位置、同轴控制命令和连锁通路建立的过程和结果；
29.接口适配单元20，接口适配单元20包括第一控制器201，与第一控制器201连接的同轴控制器端口适配矩阵202、同轴开关端口适配矩阵203和发射机连锁端口适配矩阵204，
接口适配单元20用于进行同轴控制器、同轴开关之间的端口配对以及发射机连锁通路的适配。
30.图2是本实用新型实施例提供的同轴倒换通用适配器总功能图，参考图2，同轴倒换通用适配器采用模块化设计，从适配功能上可分为连锁方式组建适配单元、同轴切换命令通路适配单元以及同轴切换状态通路适配单元。同轴倒换通用适配器总体由至少一个同轴倒换通用适配器构成，每一连锁方式组建适配单元包括多个连锁定向通路，每一同轴切换命令通路适配单元包括多个同轴切换命令定向通路，每一同轴切换状态通路适配单元包括多个同轴切换状态定向通路。
31.同轴倒换通用适配器采用底层通用硬件及模块化可编程，以实现不同发射系统设备之间的连锁通路、命令通路以及状态通路的任意适配。通用性的适配本质上是根据设备型号的不同完成同轴控制器、同轴开关以及发射机连锁接口之间的信号任意配对。目前市场主流的同轴控制器的控制端口和同轴开关的控制端口均为db25(25针的信号接口)，接口间的任意匹配指的是同轴开关和同轴控制器之间的25针接口任意针脚的配对，以及发射机连锁回路的建立所需的同轴开关端25针之间的任意连接和输出匹配。
32.要实现同轴开关与同轴控制器之间的最大配对数为：n
max
＝n
同轴开关
×n同轴控制器
＝25
×
25＝625。同时实现发射机连锁输出的任意适配，同轴开关接口25个针脚之间需要有种适配。由于半导体集成电路的工作特性，信号处理以2n的规律递增递减，所以，本实用新型实际可实现端口之间最大的适配数为nm＝n
32pin
×n32pin
＝32
×
32＝1024。单端口适配数量为：
33.图3是本实用新型实施例提供的同轴倒换通用适配器工作原理示意图，参考图3，同轴倒换通用适配器的指令输入及适配状态显示单元主要完成适配器与用户之间的需求与适配指令的交换，同时适配器向用户反馈具体的同轴位置、同轴控制命令和连锁通路建立的进程和结果。指令输入及适配状态显示单元分为指令输入部分和适配状态显示部分。用户通过设备可操作界面向适配器输入同轴控制器、同轴开关及发射机连锁控制类型，该单元的指令输入部分向同轴控制器接口适配单元及同轴开关接口适配单元输出一个特定的鉴别代码，以驱动后级适配单元的适配程序。当同轴控制器接口适配单元和同轴开关接口适配单元完成相应的适配后，适配控制器向适配状态显示单元返回完成指令，适配状态显示单元将以可视化屏幕及适配器面板光电指示的方式向用户反馈适配进程及完成情况。
34.指令输入及适配状态显示单元通过用户适配的需要获取同轴控制器及同轴开关设备型号信息后，向同轴控制器接口适配单元和同轴开关接口适配单元输出相应的控制码，该控制码作为特定同轴开关和同轴控制器组合的识别码，具有唯一性。同轴控制器接口适配单元和同轴开关接口适配单元接收到识别码后分别对同轴控制器端口和同轴开关端口进行相应同轴开关控制命令通路、同轴开关位置信息通路及发射机连锁通路的配对，配对后返回完成信号至配对状态显示单元反馈用户完成状况。
35.继续参考图1，接口适配单元20可以由第一控制器201，与第一控制器201连接的同轴控制器端口适配矩阵202、同轴开关端口适配矩阵203和发射机连锁端口适配矩阵204组成；接口适配单元20主要完成同轴控制器、同轴开关之间的端口配对及发射机连锁通路的适配。本实施例的适配指令以“一码一组合”的原则，完成最多达1024(322)种配对。在实现
com为b3，则有：每个针脚对于同轴开关控制命令功能上可描述为或可描述为或可描述为而在同轴开关接口处建立连锁通路时考虑到此时由于在主功能上已于其他两个适配功能相斥，针脚间会有以串联为主并联为辅的接连方式，总体而言，对于每条连锁通路也存在相斥性的特征。所以在电路的实现上每个针脚必须考虑全能性又要考虑大功能和小功能上的相斥性。
40.图6是本实用新型实施例提供的指令输入及适配状态显示单元结构示意图，参考图6，可选地，指令输入及适配状态显示单元10包括第二处理器101、输入指令采集单元102、显示驱动单元103和显示屏104；输入指令采集单元102与第二处理器101连接，第二处理器101通过显示驱动单元103连接显示屏104。
41.具体的，输入指令采集单元102与第二处理器101连接，输入指令采集单元102将同轴控制器和同轴开关型号赋予一个识别码作为模块化程序设计中的自变量，通过对这些自变量之间的配对组合的变化，设计不同的程序控制模块。模块化设计方便适配器指令输入部分固件的升级。通过这些程序模块输出的应变量去控制第二处理器101适配控制码的输出和相应可视化操作界面的显示及与用户需求之间的指令交互。输入指令采集单元102的适配指令输出的最终控制码作为后级同轴开关及同轴控制器接口适配fpga芯片输出的相应程序输出时钟信号及适配矩阵开关的片选信号输出的自变量。
42.第二处理器101丰富的硬件资源可以对输入指令采集单元102、显示驱动单元103以及显示屏104进行整合优化。输入指令采集单元102可通过嵌入式可视化操作系统进行图形化设计，显示驱动单元103连接显示屏104，用户选择相应的同轴开关以及同轴控制器的型号以可视化图形菜单的方式在显示屏104上进行展示，操作人员能够直观地掌握各功能单元适配状态，友好的操作界面充分体现人机交互的便利、高效。
43.继续参考图6，可选地，指令输入及适配状态显示单元10还包括适配状态指示灯105，适配状态指示灯105与第二处理器101连接。
44.适配状态指示灯105与第二处理器101连接，当适配状态指示灯105显示绿色时，代表适配成功；适配状态指示灯105显示红色时，代表适配失败。本实施例通过设置适配状态指示灯，可以直观地向用户反馈接口适配单元的工作状态。
45.继续参考图6，可选地，第二处理器101采用arm(advanced risc machine，arm)，指令输入及适配状态显示单元10还包括存储器106，存储器106与arm连接。
46.当用户完成相关设备选型后，arm主芯片将控制码存入存储器106，以便在适配器断电重启后从arm程序初始化时指令输入单元的调用。
47.图7是本实用新型实施例提供的分段式端口适配结构示意图，参考图7，可选地，同轴倒换通用适配器还包括电压输出单元30，电压输出单元30输出至少两种电压，电压输出单元30连接同轴开关端口适配矩阵203。
48.在同轴命令适配的同时，同轴倒换通用适配器可配置目前市场上主流同轴开关的电压输出单元30，例如，电压输出单元30输出的电压可以为12vdc、24vdc、220vac，本实用新型实施例对电压具体种数并不进行限制，可根据实际需要设置其他类型的电压。
49.本实施例针对目前同轴开关市场的实际需求，设计了多控制电压输出，在端口适配过程中根据用户同轴开关型号适配相应的同轴开关控制电压，用户只需选择相关设备型
号，不必考虑同轴开关控制命令是否符合要求等技术细节。
50.继续参考图7，可选地，同轴倒换通用适配器还包括控制电压外接接口，电压外接接口用于连接外部电源，控制电压外接接口连接同轴开关端口适配矩阵203。
51.电压外接接口用于连接外部电源，使得电压输出单元30输出的电压用于同轴开关端口适配矩阵203供电。考虑到特殊型号对控制电压的特殊需求，设置控制电压外接接口，满足通用适配的需求。
52.继续参考图7，可选地，同轴控制器端口适配矩阵202和同轴开关端口适配矩阵203之间建立有适配功能通道。
53.在同轴开关控制命令通路和同轴状态通路适配功能实现中，采用同轴控制器端口和同轴开关端口分段适配的方法，即在适配器内部先建立一个具体的适配功能通道，通过fgpa程序分别控制同轴控制器端的适配矩阵和同轴开关端的适配矩阵，使需要的端口针脚与该适配功能配对。同轴控制器端口适配矩阵202和同轴开关端口适配矩阵203之间建立状态适配通道。同轴控制器端口适配矩阵202、电压输出单元30、同轴开关端口适配矩阵203三者之间建立命令适配通道。
54.可选地，同轴开关端口适配矩阵的连锁通路采用多点交叉混合矩阵。
55.同轴开关端口适配矩阵的连锁通路的实现采用多点交叉混合矩阵适配网络具体是指同轴开关每个针脚有足够的路径与其他针脚建立相关的机械连接，即单端口内针脚间信号链路的建立使用多点交叉混合矩阵适配网络。保证同轴开关端口输出包括主备发射机以及假负载功能在内的三套互不相干连锁通路的输出。连锁通路中使用多阶多点交叉混合矩阵适配技术，解决了单端口各针脚之间的信号交换的难题。需要说明的是同轴控制器端口和同轴开关端口中关于同轴开关控制命令通路和同轴状态通路的建立采用分段式端口适配技术。
56.图8是本实用新型实施例提供的一阶单端口多点交叉混合矩阵适配结构，参考图8，图中的实体方框代表一个程控开关，该适配网络在设计上保证了某个信号针脚足够的路径与其他针脚进行信号交换和通路连接。该图仅示出1阶适配网络的实现方案，根据对发射机连锁功能的梳理、考虑主备发射机连锁通路的不相干性，并且考虑到适配器最大设计容量的通用适配的需要，连锁适配设计规模为3阶。在同轴状态、同轴通路适配单元的实现上采用分段式程控配对技术，解决了多端口多路信号适配的难题。
57.图9是本实用新型实施例提供的fpga功能图，参考图9，可选地，fpga包括：
58.同轴控制器端口适配控制电路，用于为同轴控制器端的同轴命令、同轴状态的各功能通路的矩阵提供串行数据、时钟信号以及片选信号；
59.同轴开关端口适配控制电路，用于完成同轴控制器端口适配控制，以及连锁通路矩阵开关阵列的控制。
60.本实施例利用fgpa作为适配单元的主控芯片，主要完成接收指令单元发出的适配指令以及对适配单元的适配矩阵提供必要的矩阵响应信号、矩阵片选码的生成及锁存。本实施例把fpga功能分成四个主要部分：同轴开关端口适配控制、同轴控制器端口适配控制、发射机连锁适配控制以及适配状态完成进程监测返回信号的生成。
61.本实施例采用16路半导体矩阵作为适配执行单元，在同轴控制器端口控制部分，其内部程序需要完成为同轴控制器端的同轴命令、同轴状态的各功能通路的矩阵提供必要
的串行数据、时钟信号以及片选信号的生成。其中片选信号生成模块本质上是由适配输入指令控制的同步置位锁存器，锁存器输出数据根据控制矩阵的实际需要变换。同轴开关端口适配控制部分的程序代码除了完成同轴控制器端口适配控制的功能外，同时还需完成连锁通路矩阵开关阵列的控制。其控制方式分为端口连锁通路的建立以及适配器的发射机连锁输出口与同轴开关连锁通路的适配，发射机连锁输出口的适配方式与同轴控制器的同轴状态和命令通路适配方式一致。
62.fpga在程序设计上采用模块化设计，按照功能分类后再根据某一特定功能通路划分各个控制子单元。收到适配指令后各子单元依次执行适配程序，并将各适配控制锁存信号存入到存储器中。待整个适配程序全部执行完毕后统一输出至各输出口，驱动后级矩阵电路并且返回一个适配完成信号至输入指令与适配状态监测单元，完成整个适配过程。
63.本实施例的同轴倒换通用性适配技术核心是基于arm fpga模块化固件程序设计。根据不同同轴开关和同轴控制器的型号之间的组合配对，对适配器的输入指令单元及接口适配执行单元的程序进行相应的模块化设计，方便今后因外围设备型号调整带来的arm fpga主控制芯片固件程序的升级。
64.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。