申请/专利权人：长沙深之瞳信息科技有限公司

申请日：2017-12-27

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN107911176B

主分类号：H04B10/40

分类号：H04B10/40;H04B10/54;H04B10/564;H04B10/69

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2018.05.08#实质审查的生效;2018.04.13#公开

摘要：本发明公开了一种mini信号解调板及其操作方法，包括8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器、MCU模块和RS485转换电路，所述8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器依次连接，所述模数转换电路还与MCU模块、RS485转换电路依次连接，所述FPGA模块还与数模转换模块、电源、调制信号部分依次连接。本发明还公开了一种mini信号解调板的操作方法。本发明具有体积小、结构合理的特点，适合推广应用。

主权项：1.一种mini信号解调板，其特征在于：包括8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器、MCU模块和RS485转换电路，所述8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器依次连接，所述模数转换电路还与MCU模块、RS485转换电路依次连接，所述FPGA模块还与数模转换模块、电源、调制信号部分依次连接；所述信号调理电路包括8路；所述8路选择开关采用2个4选1的多路选择器和1个2选1的多路选择器；系统上电后，FPGA模块和MCU模块从各自的FLASH分别加载配置；MCU模块先加载配置完毕后，等待足够长的时间，待FPGA模块加载配置完毕；MCU模块检测到FPGA模块已经加载完毕后，向内存1里面写入预制参数，然后将使能线开始拉高，FPGA模块即开始工作；FPGA模块与MCU模块通过控制线、地址线和数据线进行交互，控制线有两根，使能线由MCU模块控制，有效时告知FPGA开始工作；触发线由FPGA控制，有效时通知MCU模块读取FPGA模块上来的数据；FPGA模块内部开辟2片内存区域，与MCU进行交互通信；内存1存储FPGA模块工作的参数，MCU模块具有可写权限，可以通过修改内存1上面的值，来更改FPGA模块的工作状态；内存2存储FPGA模块解调后的声信号数据，MCU具有可读权限，当收到触发线上的上升沿时，MCU模块从FPGA模块中读取声信号数据并处理。

全文数据：一种mini信号解调板及其操作方法技术领域[0001]本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种mini信号解调板及其操作方法。背景技术[0002]为完成光纤水听器中从探头返回光信号的解调工作，需要一块适当的嵌入式设备。该设备在接收到光信号之后，要将光信号按照一定条件转化成电信号，经过信号调理之后转化成数字信号，送往嵌入式芯片中进行算法处理，并将运算结果输出。在这个过程中，嵌入式设备还需要能实时反馈控制光信号的强弱，并且在算法处理过程中加入其它外部设备的信息。同时，该设备体积要小，功耗要低。市面上的通用信号处理设备不能满足该嵌入式设备的要求，现有技术中急需一种mini信号解调板及其操作方法。发明内容[0003]本发明的目的在于，提供一种mini信号解调板及其操作方法。[0004]其技术方案如下：[0005]一种mini信号解调板，包括8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器、M⑶模块和RS485转换电路，所述8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器依次连接，所述模数转换电路还与MCU模块、RS485转换电路依次连接，所述FPGA模块还与数模转换模块、调制信号部分依次连接。[0006]进一步，所述信号调理电路包括8路。[0007]进一步，所述8路选择开关采用2个4选1的多路选择器和1个2选1的多路选择器。[0008]本发明所述mini信号解调板的操作方法，包括以下步骤：[0009]系统上电后，FPGA模块和M⑶模块从各自的FLASH分别加载配置。MCU模块先加载配置完毕后，等待足够长的时间，待FPGA模块加载配置完毕。M⑶模块检测到FPGA模块已经加载完毕后，向内存1里面写入预制参数，然后将使能线开始拉高，FPGA模块即开始工作。[0010]FPGA模块与MCU模块通过控制线、地址线和数据线进行交互。其中控制线有两根，使能线由MCU模块控制，有效时告知FPGA开始工作;触发线由FPGA控制，有效时通知MCU模块读取FPGA模块上来的数据。[0011]FPGA模块内部开辟2片内存区域，与MCU进行交互通信。内存1存储FPGA模块工作的参数，M⑶模块具有可写权限，可以通过修改内存1上面的值，来更改FPGA模块的工作状态。内存2存储FPGA模块解调后的声信号数据，MCU具有可读权限，当收到触发线上的上升沿时，MCU模块从FPGA模块中读取声信号数据并处理。[0012]本发明的有益效果：[0013]本发明的mini信号解调板中使用拥有l2〇KLE的逻辑资源和576个硬件乘法器的一片FPGA，足以容纳经过优化后的经典PGC解调算法，其中，MCU使用Cortex-M4内核，32bit位宽，主频为168MHz的一款芯片，该芯片同时拥有硬件运算单元，可以进行单周期内做单精度乘除法运算，比较适合这种对计算量要求不高的场合。本发明还具有光强控制器模块，将光源产生的光信号经过一定的光衰减之后再次输出。该衰减的比例由FPGA根据由光电探测模块接收到的光强信号进行实时的反馈调整。确保接收到的光信号强度在设备的最佳工作范围之内。本发明具有体积小、结构合理的特点，适合推广应用。附图说明[0014]图1为本发明mini信号解调板的结构示意图；[0015]图2为本发明mini信号解调板的工作流程图。具体实施方式[0016]下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。[0017]参照图1，一种mini信号解调板，包括8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器、MCU模块和RS48f5转换电路，所述8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器依次连接，所述模数转换电路还与MCU模块、RS485转换电路依次连接，所述FPGA模块还与数模转换模块、调制信号部分依次连接。[0018]所述信号调理电路包括8路。[0019]所述8路选择开关采用2个4选1的多路选择器和1个2选1的多路选择器。[0020]下面对以上各个组成部分进行详细描述。[0021]光电探测模块采用一个多通道、小型化封装的光电探测器，将从探头接收到的光信号转化为模拟电信号。[0022]信号调理电路针对每一路光信号转化出来的电信号，采取单独的信号调理方式，将电信号的电平范围控制到可以被AD接收的区间，滤除不需要的高频信号以尽可能的避免混叠效应来提高信噪比。并采用单端转差分的方式控制信号传输过程中的噪声。[0023]8路选择开关使用一个8路选择开关，将8路光信号转化成的电信号分时合并到一路高速信号上，减少设备规模。该8路选择开关受FPGA控制，与解算模块相匹配。[0024]为了达到信号驱动能力的要求，设备使用2个4选1的多路选择器和1个2选1的多路选择器来实现一个8路选择开关。[0025]模数转换电路:为了减小通道之间的串扰，设备使用具有125MSPS采样速度，16bit采样精度的一片低噪声模数转换芯片，具备LVDS输出模式，便于FPGA接收。另外，该芯片可以接收来自于FPGA的时钟，使FPGA接收到的数据更可控。[0026]FPGA部分使用拥有120KLE的逻辑资源和576个硬件乘法器的一片FPGA，足以容纳经过优化后的经典PGC解调算法。[0027]FPGA部分通过控制多路复用芯片，给予模数转换模块的时钟信号，控制AD分时采样不同光通道的信号。将各个通道的信号分别经过经典PGC解调算法模块，并将解调完成后的声信号数据用类SRAM接口协议传送给MCU。[0028]FPGA还需要控制DA部分产生特定频率特定相位的调制信号。[0029]FPGA控制数模转换电路输出电平信号，控制光衰减器输出的光强信号。[0030]MCU部分主要用类SRAM协议从FPGA读取解算后的声信号数据，并通过TCPIP协议栈模块以网线为接口发送出去。特定地，TCPIP协议栈部分使用硬件TCPIP协议栈芯片W5500。同时，MCU还可以在调试状态下接收来自上位机的指令，实时调整FPGA的解调参数。[0031]MCU使用Cortex_M4内核，32bit位宽，主频为l68MHz的一款芯片，该芯片同时拥有硬件运算单元，可以进行单周期内做单精度乘除法运算，比较适合这种对计算量要求不高的场合。[0032]MCU与FPGA使用类SRAM协议进行通信，同时由MCU控制FPGA的启停。[0033]MCU需要经过RS485转换电路接受来自外部电子罗盘的信号，与FPGA处理后的声信号数据一起参与运算。[0034]调制信号部分：该设备使用一片具备16位的输出精度以及0.5us的建立时间的数模转换芯片，给光源产生一个特定频率特定相位的调制信号。[0035]光强控制器具有光强控制器模块，将光源产生的光信号经过一定的光衰减之后再次输出。该衰减的比例由FPGA根据由探头接收到的光强信号进行实时的反馈调整。确保接收到的光信号强度在设备的最佳工作范围之内。[0036]如图2所示，FPGA与MCU通过控制线、地址线和数据线进行交互。控制线有两根，使能线由MCU控制，有效时告知FPGA开始工作。触发线由FPGA控制，有效时通知MCU读取FPGA上来的数据。[0037]FPGA内部开辟2片内存区域，与M⑶进行交互通信。内存1存储FPGA工作的参数，MCU具有可写权限，可以通过修改内存1上面的值，来更改FPGA的工作状态。内存2存储FPGA解调后的声信号数据，MCU具有可读权限，当收到触发线上的上升沿时，M⑶从FPGA中读取声信号数据并处理。[0038]系统上电后，FPGA和MCU从各自的FLASH分别加载配置。MCU先加载配置完毕后，等待足够长的时间，待FPGA加载配置完毕。MCU检测到FPGA已经加载完毕后，向内存1里面写入预制参数，然后将使能线开始拉高，FPGA即开始工作。[0039]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种mini信号解调板，其特征在于:包括8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器、MCU模块和RS485转换电路，所述8路光电探测模块、信号调理电路、8路选择开关、模数转换电路、FPGA模块、数模转换电路、光强控制器依次连接，所述模数转换电路还与1⑶模块、RS485转换电路依次连接，所述FPGA模块还与数模转换模块、调制信号部分依次连接。2.根据权利要求1所述的mini信号解调板，其特征在于:所述信号调理电路包括8路。3.根据权利要求1所述的mini信号解调板，其特征在于:所述8路选择开关采用2个4选1的多路选择器和1个2选1的多路选择器。4.权利要求1所述mini信号解调板的操作方法，其特征在于：系统上电后，FPGA模块和M⑶模块从各自的FLASH分别加载配置;M⑶模块先加载配置完毕后，等待足够长的时间，待FPGA模块加载配置完毕;M⑶模块检测到FPGA模块已经加载完毕后，向内存1里面写入预制参数，然后将使能线开始拉高，FPGA模块即开始工作；FPGA模块与MCU模块通过控制线、地址线和数据线进行交互，控制线有两根，使能线由MCU模块控制，有效时告知FPGA开始工作;触发线由FPGA控制，有效时通知M⑶模块读取FPGA模块上来的数据；FPGA模块内部开辟2片内存区域，与MCU进行交互通信；内存1存储FPGA模块工作的参数，MCU模块具有可写权限，能通过修改内存1上面的值，来更改FPGA模块的工作状态；内存2存储FPGA模块解调后的声信号数据，MCU具有可读权限，当收到触发线上的上升沿时，MCU模块从FPGA模块中读取声信号数据并处理。

百度查询： 长沙深之瞳信息科技有限公司 一种mini信号解调板及其操作方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD