本发明涉及电气自动化控制的
技术领域：
，尤其涉及一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置和方法。
背景技术：
在核电站仪控系统中，模拟量输出装置作为现场控制站的输出控制输入输出节点，在仪控系统中最为关键的一个模块，其性能、参数特性显得非常重要。例如，中国专利申请号为cn200910249911.7的专利中公开了一种高可靠性模拟量输出装置包括：d/a转换模块、电流驱动输出模块、a/d输出回读模块、mcu、cpld及通讯电路，电流驱动输出模块为电流驱动器，电流驱动器与信号连接器连接输出电流信号；能够实现输出回读检测覆盖率、具备安全输出功能等优点。而现有的模拟量输出装置通常分为两种：一，对于同一个装置，只能输出电压或者输出电流(如上述专利cn200910249911.7中提及)，即装置的输出类型是固定的，要么装置能输出电压型信号，要么装置能输出电流型信号；二、对于同一个装置，既能输出电压信号，也能输出电流信号，但不能同时输出，需要通过硬件跳线或者开关选择输出何种信号类型。但是发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的模拟量输出装置存在以下不足：1、上述第一种输出方式的缺点是：输出类型单一，应用受限。2、上述第二种输出方式的缺点是：输出信号类型的切换不方便，需要调整跳线或者开关，改变装置形态。如果装置是插入机箱工作，则需要将装置拔出进行设置；如果装置包含外壳，则需要打开外壳进行设置或者在外壳结构设计时考虑跳线或开关裸露。技术实现要素：为了解决现有技术中提及的模拟量输出装置存在不能方便地实现不同模拟信号输出的技术问题，本发明提供一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置和方法，能够仅通过输入不同的指令就能可选择性地输出电压或者电流。为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：本发明一方面提供一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置，其特征在于，包括：输出通道，设置有电压输出模块和电流输出模块，并且根据输出通道接收的不同驱动信号，选择性地输出电压或者电流；与所述输出通道输入端连接的微控制单元，所述微控制单元向所述输出通道输入电压驱动信号或者电流驱动信号；其中，当所述微控制单元输入的是电压驱动信号时，所述输出通道输出电压；当所述微控制单元输入的是电流驱动信号时，所述输出通道输出电流。本发明实施例优选地，所述装置包括多个输出通道，并且所述微控制单元设置有分别与所述多个输出通道对应的驱动信号输出端口，使得每个输出通道单独接收电压驱动信号或者电流驱动信号。本发明实施例优选地，所述装置还包括：位于所述微控制单元和所述输出通道之间的数字/模拟信号转换单元，以及与所述数字/模拟信号转换单元输出端连接的模拟/数字信号转换单元，所述模拟/数字信号转换单元采集所述数字/模拟信号转换单元的模拟量信号，并将所述模拟量信号转换为数字信号之后，反馈至所述微控制单元。本发明实施例进一步优选地，当所述模拟/数字信号转换单元反馈的数字信号与所述数字/模拟信号转换单元输入的数字信号之间差大大于预定值时，所述微控制单元判定所述输出与所述数字/模拟信号转换单元连接的输出通道故障，停止所述数字/模拟信号转换单元的输出。本发明实施例优选地，所述输出通道的输出端也与所述微控制单元连接，并且当所述模拟量输出装置在电压输出模式时，如果负载短路或者负载过小，则故障指示管脚为低电平；当所述模拟量输出装置在电流输出模式时，如果负载开路或者负载过大，则故障指示管脚为低电平。本发明另一方面还提供一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出方法，其特征在于，包括：微控制单元向输出通道输入驱动信号；判断所述驱动信号表征的是电压驱动信号，还是电流驱动信号；其中，当所述微控制单元输入的是电压驱动信号时，所述输出通道输出电压；当所述微控制单元输入的是电流驱动信号时，所述输出通道输出电流。本发明实施例优选地，所述微控制单元向输出通道输入驱动信号的方式包括：所述微控制单元设置有分别与所述多个输出通道对应的驱动信号输出端口，使得每个输出通道单独接收电压或者电流驱动信号。本发明实施例优选地，所述方法还包括：通过位于所述微控制单元和所述输出通道之间的数字/模拟信号转换单元，向所述输出通道输入模拟信号；通过与所述数字/模拟信号转换单元输出端连接的模拟/数字信号转换单元，采集所述数字/模拟信号转换单元的模拟量信号，并将所述模拟量信号转换为数字信号之后，反馈至所述微控制单元。本发明实施例进一步优选地，当所述模拟/数字信号转换单元反馈的数字信号与所述数字/模拟信号转换单元输入的数字信号之间差大大于预定值时，所述微控制单元判定所述输出与所述数字/模拟信号转换单元连接的输出通道故障，停止所述数字/模拟信号转换单元的输出。本发明实施例优选地，当所述微控制输入的是电压驱动信号时，如果负载短路或者负载过小，则故障指示管脚为低电平；当所述微控制输入的是电流驱动信号时，如果负载开路或者负载过大，则故障指示管脚为低电平。采用本申请提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：1、对于同一个输出通道，可选择性地输出电压信号或者电流信号，且不同信号类型的输出可通过控制指令进行切换，不需要改变硬件设置，操作方便；并且对装置结构的设计无限制。2、当模拟量输出装置设置有多个输出通道，每个通道都可单独配置电压或电流输出，更容易对模拟量输出装置的多个输出通道分别进行控制；使得每个输出通道可单独配置，应用灵活。发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。附图说明图1为本发明实施例提供的一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置的示意图一。图2为本发明实施例提供的一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置的示意图二。图3为本发明实施例提供的一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置中输出通道输出电压状态的示意图。图4为本发明实施例提供的一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置中输出通道输出电流状态的示意图。图5为本发明另一实施例提供的一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置的示意图。图6为本发明实施例提供的一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出方法的流程图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：实施例如图1所示，本实施例提供一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出装置，该模拟量输出装置包括：输出通道200，设置有电压输出模块210和电流输出模块220，并且根据输出通道接收的不同驱动信号，选择性地输出电压或者电流；与输出通道200输入端连接的微控制单元100，微控制单元100向输出通道200输入电压驱动信号或者电流驱动信号；当微控制单元100输入的是电压驱动信号时，输出通道200输出电压；当微控制单元100输入的是电流驱动信号时，输出通道200输出电流。需要说明的是，本实施例提及的上述电压输出模块210、电流输出模块220可以是相互独立的模块，例如一个带有独立输出电压信号功能的芯片、与该电压信号控制芯片连接的外围电路，和一个带有独立输出电流信号功能的芯片、与该电流信号控制芯片连接的外围电路；根据不同的输出需求，向不同的芯片输入使能信号。上述电压输出模块210、电流输出模块220还可以是同时集成在一个同时具有电压输出和电流输出功能的芯片和外围电路中，即电压输出模块210、电流输出模块220有重叠的部分电路；例如，根据接收到的电压输入使能信号，形成的输出电路为电压输出模块210；根据接收到的电流输入使能信号，形成的输出短路为电流输出模块220。这些不同的具体实施方式，都属于本申请的保护范围。其中，微控制单元(microcontrollerunit，简称mcu)，又称单片微型计算机(singlechipmicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(centralprocessunit；cpu)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(timer)、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制；具体地，本实施例提供的微控制单元还包括gpio(全称generalpurposeinputoutput，通用输入/输出)，并且gpio产品能够提供控制和监视功能；例如，gpio可以输出高电平或者低电平，可以选择高电平(或低电平)作为电压驱动信号，输出通道200对应的使能模块就对电压输出模块210使能；而相应地，可以选择低电平(或高电平)作为电流驱动信号，输出通道200对应的使能模块就会对电流输出模块使能。如图2所示，本实施例优选地，模拟量输出装置还包括：位于微控制单元和输出通道之间的数字/模拟信号转换单元(d/a芯片)，以及与数字/模拟信号转换单元输出端连接的模拟/数字信号转换单元(a/d芯片)，模拟/数字信号转换单元(d/a芯片)采集数字/模拟信号转换单元(a/d芯片)的模拟量信号，并将模拟量信号转换为数字信号之后，反馈至微控制单元。本实施例进一步优选地，当模拟/数字信号转换单元(d/a芯片)反馈的数字信号与数字/模拟信号转换单元(a/d芯片)输入的数字信号之间差大大于预定值时，微控制单元(单片机)判定输出与数字/模拟信号转换单元(d/a芯片)连接的输出通道故障，停止数字/模拟信号转换单元的输出。更具体地，单片机通过spi0输出数字量信号给d/a芯片，d/a芯片经过转换之后输出模拟电压信号。其中，spi是串行外设接口(serialperipheralinterface)的缩写。spi，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为pcb的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如at91rm9200。d/a芯片输出的电压信号一方面送给输出通道，经过调理之后可输出最终需要的信号；另一方面又经过a/d采集芯片将模拟量转换为数字量经过spi1送给单片机，作为诊断的依据。如果spi0输出的数字量信号与spi1采集到的数字量信号差别过大，则认为通道故障，停止d/a输出。图2中的一种优选的实施方式：输出通道内的电压输出模块，可以在使能模块接收到单片机输入的电压驱动信号之后，直接接收d/a芯片输出的模拟量信号，然后转换输出相应的电压；输出通道内的电压输出模块，在使能模块接收到单片机输入的电流驱动信号之后，直接接收d/a芯片输出的模拟量信号，然后转换输出相应的电流。本实施例优选地，模拟量输出装置包括多个输出通道，并且微控制单元设置有分别与多个输出通道对应的驱动信号输出端口(例如多个gpio端口)，使得每个输出通道单独接收电压驱动信号或者电流驱动信号。当然作为可替换的实施方式，还可以将多个输出信号始终相同(例如，多个通道在某个条件下，始终需要电压信号；而在另一个条件下，始终需要电流信号)的输出通道连接到同一个gpio端口，这样可以节省硬件资源。如图2所示，本实施例优选地，输出通道的输出端也与微控制单元连接，并且当模拟量输出装置在电压输出模式时，如果负载短路或者负载过小，则故障指示管脚为低电平；当模拟量输出装置在电流输出模式时，如果负载开路或者负载过大，则故障指示管脚为低电平。即单片机的i/o口输出低电平则装置输出电压信号；单片机也可通过i/o口检测输出通道的故障指示管脚，及时发现负载故障。在电压输出模式时，如果负载短路或者负载过小，则故障指示管脚为低电平；在电流输出模式时，如果负载开路或者负载过大，则故障指示管脚为低电平。下面结合图3、图4具体说明本申请实施例中输出通道内部如何根据输入的信号有选择性地输出电压信号或者电流信号：如图3和图4所示，输出通道内设置有现有的、专用的电压电流输出芯片；该电压压流输出芯片与单片机的gpio口连接，通过单片机的gpio口控制输出芯片的m1、m2管脚就可以选择电压或电流输出；具体控制逻辑如表1所示。m1m2mode(模式)llvout(电压输出)lhiout(电流输出)表1.输出通道输入输出控制逻辑关系表如图5所示，本实施例还提供一种可选择性输出电压或电流的模拟量输出方法，该模拟量输出方法包括：s1、微控制单元向输出通道输入驱动信号；具体地：a、微控制单元可以接收控制单元中输入单元的输入信号，然后输出至输出通道；b、与微控制单元单元通过总线连接的外部输入装置输入的信号，然后输出至输出通道；c、通过加载在微控制单元存储器中的指定代码，直接将对应的信号输出至输出通道；更具体的实施方式：例如，微控制单元通过can总线接收通信数据，该数据包含了输出信号类型(电压或电流)和输出数据(即电压或电流的大小)。然后微控制单元一方面通过gpio口控制输出通道的输出类型，一方面将输出数据(数字量)通过spi发送给da(数模转化电路)，da(数模转化电路)将输出数据转换为模拟量再给输出通道最终输出。s2、判断驱动信号表征的是电压驱动信号，还是电流驱动信号；微控制单元或者输出通道判断步骤s1输出的驱动信号的类型，即判断信号是电压驱动信号，还是电流驱动信号；作为一种优选地方案，如前所述，gpio输入的信号可以通过高低来区分是电压驱动信号或者电流驱动信号，同样地，也可以通过信号是高压还是低压，来判断是电压驱动信号，还是电流驱动信号；s3、当微控制单元输入的是电压驱动信号时，输出通道输出电压；当微控制单元输入的是电流驱动信号时，输出通道输出电流。需要说明的是，上述“当微控制单元输入的是电压驱动信号时”和“当微控制单元输入的是电流驱动信号时”，指的是与微控制单元连接的输出通道(或输出芯片)而言属于输入信号，而对微控制单元自身而言属于输出信号。本实施例优选地，上述模拟量输出方法的步骤s1中微控制单元向输出通道输入驱动信号的方式包括：微控制单元设置有分别与多个输出通道对应的驱动信号输出端口，使得每个输出通道单独接收电压或者电流驱动信号。本实施例优选地，上述模拟量输出方法还包括：通过位于微控制单元和输出通道之间的数字/模拟信号转换单元，向输出通道输入模拟信号；通过与数字/模拟信号转换单元输出端连接的模拟/数字信号转换单元，采集数字/模拟信号转换单元的模拟量信号，并将模拟量信号转换为数字信号之后，反馈至微控制单元。进一步优选地，当模拟/数字信号转换单元反馈的数字信号与数字/模拟信号转换单元输入的数字信号之间差大大于预定值时，微控制单元判定输出与数字/模拟信号转换单元连接的输出通道故障，停止数字/模拟信号转换单元的输出。本实施例优选地，上述模拟量输出方法，当微控制输入的是电压驱动信号时，如果负载短路或者负载过小，则故障指示管脚为低电平；当微控制输入的是电流驱动信号时，如果负载开路或者负载过大，则故障指示管脚为低电平。如图6所示，本实施例提供的上述模拟量输出装置或者模拟量输出方法，可以应用在dcs仪控系统speedyhold平台中，例如，实现了4通道模拟量输出装置。该模拟量输出装置分为输出通道、单片机系统、通信、电源四部分；通道、单片机系统、通信的电源互相之间是独立的。该模拟量输出装置有4个输出通道，输出类型可通过不同的gpio口控制，每个通道的输出类型独立；d/a的输出经过a/d回读实现自诊断功能。具体地，模拟量输出装置的mcu的can总线接口通过can通信总线连接至外部的第一连接器，第一连接器可以连接至dcs仪控系统的主控制单元；并且第一连接器通过多个电源模块向mcu输入需要的电源信号；mcu还设置有与图2相同的d/a芯片(dac)、a/d芯片(adc)，并且mcu和d/a芯片、a/d芯片之间设置有信号隔离装置；位于微控制单元(mcu)和输出通道之间的数字/模拟信号转换单元(d/a芯片)，以及与数字/模拟信号转换单元输出端连接的模拟/数字信号转换单元(a/d芯片)，模拟/数字信号转换单元(d/a芯片)采集数字/模拟信号转换单元(a/d芯片)的模拟量信号，并将模拟量信号转换为数字信号之后，反馈至微控制单元；当模拟/数字信号转换单元(d/a芯片)反馈的数字信号与数字/模拟信号转换单元(a/d芯片)输入的数字信号之间差大大于预定值时，微控制单元(单片机)判定输出与数字/模拟信号转换单元(d/a芯片)连接的输出通道故障，停止数字/模拟信号转换单元的输出。。并且mcu通过gpio口分别向4个输出通道输入驱动信号，输出通道通过第二连接器将需要的电压信号或者电流信号输入至dcs仪控系统中需要相应信号的模块。采用本申请提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：1、对于同一个输出通道，可选择性地输出电压信号或者电流信号，且不同信号类型的输出可通过控制指令进行切换，不需要改变硬件设置，操作方便；并且对装置结构的设计无限制。2、当模拟量输出装置设置有多个输出通道，每个通道都可单独配置电压或电流输出，更容易对模拟量输出装置的多个输出通道分别进行控制；使得每个输出通道可单独配置，应用灵活。本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。当前第1页12