设备内部IO采样方法、装置以及系统与流程

本发明涉及信号测量技术领域，具体而言，涉及一种设备内部IO采样方法、装置以及系统。

背景技术：

在工业生产过程中，特别是在轨道交通、电信通讯等领域的制造业中，存在大量的柜机设备。生产过程中需要在柜机中配置的线缆较多，且为人工装配，配线过程中容易产生差错，出现逻辑错误后故障定位困难。目前对配线故障的定位方法一般是采用工作人员目视排查或者使用万用表的导通档做导通测试。

但是实际上，人工目视排查的效率低，而在使用万用表的导通档做导通测试的时候，一次只能测量一个逻辑连接，即只能进行一对一的端点测量，测量过程耗时久，同样存在效率低下的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种设备内部IO采样方法、装置以及系统，能够以更高的效率排除柜机设备的配线故障。

第一方面，本发明实施例提供了一种设备内部IO采样装置，包括：IO扫描控制器、译码器、模拟复用开关以及多个接线端子；

所述IO扫描控制器分别与所述译码器以及所述模拟复用开关连接；所述译码器设置有多路输出端口，且每一路输出端口均连接所述模拟复用开关的一个通道；所述模拟复用开关的每一个通道连接一个所述接线端子；

所述IO扫描控制器用于向所述译码器发送目标地址信息；

所述译码器用于将所述目标地址信息进行译码，并将译码结果输出至所述模拟复用开关，以控制所述模拟复用开关的通道状态，使得同一时间只有一个通道为输出状态，其他通道均为输入状态；

所述IO扫描控制器还用于通过向处于输出状态通道，向与该通道连接的接线端子输出测试信号，并通过处于输入状态的通道，读取与该通道连接的所述接线端子的IO采样信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：所述模拟复用开关与所述接线端子之间还设置有功率管；

所述功率管的信号输出端还连接有输出指示灯。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：所述模拟复用开关与所述接线端子之间还设置有光电耦合器；

所述光电耦合器的信号输出端还连接有输入指示灯。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：还包括：主控制器；

所述主控制器与所述IO扫描控制器通过通讯总线连接；

所述主控制器用于直接通过所述通讯总线向所述IO扫描控制器发送目标连接地址；所述目标地址信息预存在所述主控制器90中；

或者主控制器用于接收上位机所发送的扫描指令，并从扫描指令中解析所述目标地址信息，将所述目标地址信息发送至对应的所述IO扫描控制器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：所述主控制器还用于向所述IO扫描控制器发送方向信息；

所述IO扫描控制器还用于在接收到所述方向信息后，控制自身进入输入状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述IO扫描控制器有多个；多个所述IO扫描控制器分别与所述主控制器连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种设备内部IO采样方法，包括：

IO扫描控制器向译码器发送目标地址信息；

所述译码器将所述目标地址信息进行译码，并将译码结果输出至所述模拟复用开关，以控制所述模拟复用开关的通道状态，使得同一时间只有一个通道为输出状态，其他通道均为输入状态；

所述IO扫描控制器通过向处于输出状态通道，向与该通道连接的接线端子输出测试信号，并通过处于输入状态的通道，读取与该通道连接的所述接线端子的IO采样信息。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中：所述IO扫描控制器还用于通过向处于输出状态通道，向与该通道连接接线端子输出测试信号具体包括：

所述IO扫描控制器将所述测试信号通过处于输出状态的通道发送给功率管；

所述功率管用于将所述测试信号放大，并传输给与之连接的所述接线端子；

和/或，所述通过处于输入状态的通道，读取与该通道连接的所述接线端子的IO采样信息，具体包括：

光电耦合器获取与之连接的所述接线端子所传输的IO采样信号，并将所述IO采样信号通过通道发送至所述IO扫描控制器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中：

还包括：

所述主控制器直接通过所述通讯总线向所述IO扫描控制器发送目标连接地址；所述目标地址信息预存在所述主控制器90中；

或者，

主控制器用于接收上位机所发送的扫描指令，并从扫描指令中解析所述目标地址信息，将所述目标地址信息发送至对应的所述IO扫描控制器。

第三方面，本发明实施例还提供一种设备内部IO采样系统，包括如上述第一方面任意一项所述的设备内部IO采样装置，还包括：待采样设备；

所述待采样设备与所述设备内部IO采样装置的接线端子连接。

本发明实施例所提供的设备内部IO采样方法、装置以及系统，包括了IO扫描控制器、译码器、模拟复用开关以及多个接线端子。其中，所述IO扫描控制器分别与所述译码器以及所述模拟复用开关连接；所述译码器设置有多路输出端口，且每一路输出端口均连接所述模拟复用开关的一个通道；所述模拟复用开关的每一个通道连接一个所述接线端子；在进行IO采样的时候，IO扫描控制器向译码器发送目标地址信息，译码器将目标地址信息进行译码，并将译码结果发送给模拟复用开关，使得模拟复用开关的通道在同一时间只有一个是输出状态，其他均为输入状态，从而使得模拟复用开关所连接的接线端子只有一个可以向外输出测试信号，而其他的接线端子则是能够向IO扫描控制器输入IO采样信号，进而能够根据IO采样信号判断与接线端子所连接的线缆是否出现了接线错误。这个过程中，仅仅需要用户将接线端子与设备的接点连接在一起，测试的时候采用IO扫描控制器进行，不需要用户手动测试，也避免了万用表测试的低效率，从而能够以更高的效率排除柜机设备的配线故障。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种设备内部IO采样装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种设备内部IO采样装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种设备内部IO采样方法的流程图；

图4示出了本发明实施例所提供的设备内部IO采样方法中，所述IO扫描控制器还用于通过向处于输出状态通道，向与该通道连接接线端子输出测试信号的具体方法的流程图；

图5示出了本发明实施例所提供的设备内部IO采样方法中，所述通过处于输入状态的通道，读取与该通道连接的所述接线端子的IO采样信息的具体方法流程图；

图6示出了本发明实施例所提供的另一种设备内部IO采样方法的流程图；

图7示出了本发明实施例所提供的另一种设备内部IO采样方法的流程图。

图示说明：

IO扫描控制器10、译码器20、模拟复用开关30、接线端子40、功率管50、输出指示灯60、光电耦合器70、输入指示灯80、主控制器90。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前在对柜机设备所连接的线缆的配线故障进行定位的时候，一般是采用人工目视排查定位或者采用万用表进行导通测试定位。但是这两种配线故障定位的方法排查效率低，不利于后续生产实践，基于此，本申请提供的一种设备内部IO采样方法、装置以及系统，可以提高排出配线故障的效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种设备内部IO采样装置进行详细介绍。该装置可以对柜机的IO进行采样，用于排查柜机与线缆的连接是否有误，还可以用于判断柜机内部接线是否出现问题；该装置还可以与其他的电气设备连接，用于对其他电气设备的逻辑连接进行纠错。

参见图1所示，本发明实施例所提供的设备内部IO采样装置包括：

IO扫描控制器10、译码器20、模拟复用开关30以及多个接线端子40；

所述IO扫描控制器10分别与所述译码器20以及所述模拟复用开关30连接；所述译码器20设置有多路输出端口，且每一路输出端口均连接所述模拟复用开关30的一个通道；所述模拟复用开关30的每一个通道连接一个所述接线端子40；

所述IO扫描控制器10用于向所述译码器20发送目标地址信息；

所述译码器20用于将所述目标地址信息进行译码，并将译码结果输出至所述模拟复用开关30，以控制所述模拟复用开关30的通道状态，使得同一时间只有一个通道为输出状态，其他通道均为输入状态；

所述IO扫描控制器10通过向处于输出状态的通道，向与该通道连接接线端子40输出测试信号，并通过处于输入状态的通道，读取与该通道连接的所述接线端子40的IO采样信息。

在具体实现的时候，每一个接线端子40均有与其对应且不同于其它接线端子的地址信息。目标地址信息是用户想要测量的接线端子40所对应的地址信息。而在具体进行IO采集的时候，IO扫描控制器10可以根据其所接收到的扫描指令进行扫描式的IO数据读取，在扫描指令中携带有用户想要采集的接线端子的地址信息(即目标地址信息)，也可以将其内部所预存的所有采集端子的地址信息依次作为目标地址信息来依次进行采集。

在具体的采集过程中，IO扫描控制器10会将目标地址信息发送给译码器20。译码器20有多路输出，每一路输出均连接有模拟复用开关30的一个通道，而在模拟复用开关30的每一个通道的另一边则连接有一个接线端子40。译码器20对目标地址信息进行译码后，将该译码结果输出给模拟复用开关，以控制模拟复用开关中通道的状态。

具体地，每一个通道都可以呈现两种状态，一种是输出状态，即IO扫描控制器10能够将测试信号从处于输出状态的通道发送给与该通道连接的接线端子40，此时该输出端子处于输出状态；另一种是输入状态，即接线端子能够通过与之连接的通道向IO扫描控制器发送IO采样信息，此时，该接线端子处于输入状态。译码结果被输出给模拟复用开关30之后，模拟复用开关上其中一个通道进入输入状态，该通道与目标地址信息对应的接线端子40连接，为了方便描述，称该接线端子为输出接线端子；其他的通道进入输出状态，成与这些通道连接的接线端子为输入接线端子。这种状态直到下次接收到译码器所发送的译码结果为止。

在具体进行IO采样的时候，接线端子40会与柜机不同的线缆连接在一起，或者将线缆与柜机的连接位置作为连接点，每一个连接点都连接一个接线端子40。通道状态被设定时，IO扫描控制器10会进入输入状态，即IO扫描控制器10能够接收接线端子40所传输的IO采样信息。由于柜机内部的电路有不同的连接状态，因此如果是没有接线故障的情况下，输出接线端子与输入接线端子之间的电压都是能够确定且一般情况下不会出现变化的。而一旦某根线缆的连接出现了错误，或者柜机内部的电路连接出现了问题，那么就会导致输出接线端子和输入接线端子之间电压发生变化。测试信号从输出接线端子输出，由于逻辑关系的不同，输入接线端子所采集到的IO采样信息也会有所区别。例如，如果输出接线端子与某个输入接线端子之间短接，那么IO扫描控制器10从该输入接线端子所获取的IO采样信息就应当是和测试信号成等比例的变化。

需要注意的是，模拟复用开关一般都有多个通道，如果模拟复用开关的通道数量大于接线端子的数量，则所有的接线端子都连接在同一个模拟复用开关上；如果接线端子的数量大于通道数量，则模拟复用开关也可以有多个。

另外，还需要注意的是，在对设备内部IO进行采样的时候，可以依次将所有的接线端子设为输出接线端子，分别进行一次采样，也可以将其中部分接线端子设置为输出接线端子，进行采样。

本发明实施例所提供的设备内部IO采样装置，包括了IO扫描控制器、译码器、模拟复用开关以及多个接线端子。其中，所述IO扫描控制器分别与所述译码器以及所述模拟复用开关连接；所述译码器设置有多路输出端口，且每一路输出端口均连接所述模拟复用开关的一个通道；所述模拟复用开关的每一个通道连接一个所述接线端子；在进行IO采样的时候，IO扫描控制器向译码器发送目标地址信息，译码器将目标地址信息进行译码，并将译码结果发送给模拟复用开关，使得模拟复用开关的通道在同一时间只有一个是输出状态，其他均为输入状态。使得模拟复用开关所连接的接线端子只有一个可以向外输出测试信号，而其他的接线端子则是能够向IO扫描控制器输入IO采样信号，从而能够根据IO采样信号判断与接线端子所连接的线缆是否出现了接线错误。这个过程中，仅仅需要用户将接线端子与设备的接点连接在一起，测试的时候采用IO扫描控制器进行，不需要用户手动测试，也避免了万用表测试的低效率，从而能够以更高的效率排除柜机设备的配线故障。

同时，在以往对模拟复用开关的通道方向进行控制的时候，一般是使用与通道同等数量的微控制器IO端口对外部IO做方向控制，本发明通过译码器和模拟复用开关的组合提升了IO方向控制的效率，译码器的使用缩减了方向控制所使用的IO数量，提升了微控制器端口的利用率。

例如，本发明中采用4-32译码器后相对于现有技术节约的微控制器端口数量为28个。

参见图2所示，本发明实施例所提供的设备内部IO采样装置中，所述模拟复用开关30与所述接线端子40之间还设置有功率管50；

所述功率管50的信号输出端还连接有输出指示灯60。

在具体实现的时候，功率管的输入端与模拟复用开关30的输出端连接，功率管的输出端与接线端子连接。功率管50的作用是将从IO扫描控制器10通过处于输出状态的通道所发送的测试信号进行放大，实现接线端子的大负载能力。在对进行IO采集的时候，IO扫描控制器10会通过通道向输出接线端子发送测试信号，该测试信号要先通过功率管50的放大，才到达输出接线端子。同时，功率管的输出端还连接有输出指示灯60。在功率管有测试信号输出的时候，输出指示灯60会由于得电而处于发光状态，以指示当前输入得电(即指示当前能够从输入接线端子获取IO采样信号)。

参见图2所示，本发明实施例所提供的设备内部IO采样装置中，所述模拟复用开关30与所述接线端子40之间还设置有光电耦合器70；

所述光电耦合器70的信号输出端还连接有输入指示灯80。

在具体实现的时候，光电耦合器70的输入端与所述接线端子连接；输出端与模拟复用开关30连接。光电耦合器70的作用是用于实现连接端子与整个装置内部的光电隔离，防止意外涌浪电压或者电流损坏设备。当测试信号从输出接线端子输出之后，如果该输出接线端子与某个输入接线端子之间具有逻辑连接关系(通过线缆或者柜机内部的线路连接)，那么从呼出接线端子所流出的测试信号会经过该输入连接端子再经由通道进入IO扫描控制器，被IO扫描控制器采集到。而在这个过程中，电流会先在流经输入接线端子之后，流经光电耦合器70。同时，光电耦合器70的信号输出端所连接的输入指示灯80得电而处于发光状态，以指示当前输入接线端子有信号输入，能够从该接线端子获得IO采样信息。

参见图2所示，本发明实施例还提供另外一种设备内部IO采样装置，在上述几个实施例的基础上，还包括：主控制器90；

所述主控制器90与所述IO扫描控制器通过通讯总线连接；

所述主控制器90用于直接通过所述通讯总线向所述IO扫描控制器发送所述目标地址信息；所述目标地址信息预存在所述主控制器90中；

或者主控制器90用于接收上位机所发送的扫描指令，并从扫描指令中解析所述目标地址信息，将所述目标地址信息发送至对应的所述IO扫描控制器。

在具体实现的时候，用户可以直接对主控制器90进行操作，而在主控制器90中预存有所有接线端子的地址信息，用户能够根据触发指令，触发主控制器90，使得主控制器90直接将被触发的目标地址信息发送给IO扫描控制器。另外，用户还可以通过上位机对主控制器90进行操作，即从上位机向主控制器发送扫描指令，在扫描指令中携带有该目标地址信息。主控制器90能够将目标地址信息从扫描指令中解析出来，而后将目标地址信息发送给对应的IO扫描控制器10。

另外，在具体实现的时候，所述IO扫描控制器10有多个；多个所述IO扫描控制器10分别与所述主控制器90连接。多个IO扫描控制器10与主控制器90可以组成IO采样矩阵，实现更加迅速更加准确的测量。

另外，所述主控制器90还用于向所述IO扫描控制器10发送方向信息；所述IO扫描控制器10还用于在接收到所述方向信息后，控制自身进入输入状态。

在具体实现的时候，方向信息与目标地址信息一样，可以是由用户直接在主控制器90上输入的，也可以是通过上位机输入的。上位机传输给主控制器90的扫描信息中可以携带该方向信息，然后主控制器90会将方向信息从扫描信息中解析出来，发送给对应的IO扫描控制器10。IO扫描控制器10在接收到方向信息之后，会使得自己进入输入状态，即能够从接线端子获取IO采样信息。

另外，现有电子系统的主机和从机通讯过程，例如在典型的MODBUS主从机通讯中，每次数据交互必须通过主机问询从机应答的方式进行，在连接多个从机时主机必须依次与所有从机发生轮询操作，才能有效的交互数据。而在本发明中，主控制器90(主机)和IO扫描控制器10(从机)通讯过程中，由于采用了硬线连接的触发信号(主机和从机两者之间的信号以及信息传递)，减少了主机和从机之间应答次数，提升了通讯系统的响应实时性。本发明中通过硬线连接，统一触发从机响应信号，从机依次将数据传送给主机，减少了主机多次轮询的等待时间，有效提升了数据传输效率，通过此方法的应用也提升了在连接逻辑测试中的扫描速度，节约了扫描时间。

另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明又一实施例还提供一种设备内部IO采样方法，参见图3所示，本发明实施例所提供的设备内部IO采样方法包括：

S301：IO扫描控制器向译码器发送目标地址信息；

S302：所述译码器将所述目标地址信息进行译码，并将译码结果输出至所述模拟复用开关，以控制所述模拟复用开关的通道状态，使得同一时间只有一个通道为输出状态，其他通道均为输入状态；

S303：所述IO扫描控制器通过向处于输出状态通道，向与该通道连接的接线端子输出测试信号，并通过处于输入状态的通道，读取与该通道连接的所述接线端子的IO采样信息。

本实施例中，各个步骤的具体功能和交互方式，可参见图1对应的实施例的记载，在此不再赘述。

本发明是实力所提供的本发明实施例所提供的设备内部IO采样方法、在进行IO采样的时候，IO扫描控制器向译码器发送目标地址信息，译码器将目标地址信息进行译码，并将译码结果发送给模拟复用开关，使得模拟复用开关的通道在同一时间只有一个是输出状态，其他均为输入状态。使得模拟复用开关所连接的接线端子只有一个可以向外输出测试信号，而其他的接线端子则是能够向IO扫描控制器输入IO采样信号，从而能够根据IO采样信号判断与接线端子所连接的线缆是否出现了接线错误。这个过程中，仅仅需要用户将接线端子与设备的接点连接在一起，测试的时候采用IO扫描控制器进行，不需要用户手动测试，也避免了万用表测试的低效率，从而能够以更高的效率排除柜机设备的配线故障。

本发明又一实施例还提供一种S103的具体过程，参见图4和图5所示：

所述IO扫描控制器还用于通过向处于输出状态通道，向与该通道连接接线端子输出测试信号具体包括：

S401：所述IO扫描控制器将所述测试信号通过处于输出状态的通道发送给功率管；

S402：所述功率管用于将所述测试信号放大，并传输给与之连接的所述接线端子；

和/或，所述通过处于输入状态的通道，读取与该通道连接的所述接线端子的IO采样信息，具体包括：

S501：光电耦合器获取与之连接的所述接线端子所传输的IO采样信号，并将所述IO采样信号通过通道发送至所述IO扫描控制器。

本实施例中，各个步骤的具体功能和交互方式，可参见图2对应的实施例的记载，在此不再赘述。

本发明又一实施例还提供另外一种设备内部IO采样方法，参见图6和图7所示，还包括：

S601：所述主控制器直接通过所述通讯总线向所述IO扫描控制器发送目标连接地址；所述目标地址信息预存在所述主控制器90中；

或者，

S701：主控制器用于接收上位机所发送的扫描指令，并从扫描指令中解析所述目标地址信息，将所述目标地址信息发送至对应的所述IO扫描控制器。

本实施例中，各个步骤的具体功能和交互方式，可参见图2对应的实施例的记载，在此不再赘述。

本发明又一实施例还提供了一种设备内部IO采样系统，包括如上述权利要求1-6任意一项所述的设备内部IO采样装置，还包括：待采样设备；

所述待采样设备与所述设备内部IO采样装置的接线端子连接。

本发明实施例所提供的设备内部IO采样方法、装置以及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。