基于以太网板卡化的多功能测试系统的制作方法

1.本发明涉及测试系统的技术领域，具体为基于以太网板卡化的多功能测试系统。


背景技术：

2.在3c数码产品、半导体、通信等行业的生产制造中，都会需要用到各种测试测量仪器，对产品进行品质检测、性能指标测量，其中有一种板卡化形态的测试系统应用十分广泛，板卡化的测试设计具备功能裁剪灵活、集成度高、维护简单的特点。
3.目前板卡化的测试系统，都是采用基于pci-e架构来搭建测试系统，该测试系统采用内置x86(因特尔提出的电脑架构)电脑板卡的方式，通过直接扩展x86架构的pci-e(一种通用总线接口)通信接口，用pci-e连接其他各类功能板卡来实现各种测试测量功能。
4.pci-e的总线架构是采用并口通信的方式，互联的通信线数量较多，硬件接口和协议也比较复杂，对于做系统集成的二次开发用户来说上手困难，开发周期被拉长。并且此架构硬件成本十分高，需要内置x86的电脑板卡，每个功能板卡上也需要一套pci-e的接口电路，接口电路一般需要fpga和接口芯片，成本十分高。
5.为此，急需找到一种接口简单、成本更低的板卡化测试系统。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明提供了基于以太网板卡化的多功能测试系统，其接口简单、成本低，其基于成熟的以太网的通信方式，实现各功能板卡的互联。
7.基于以太网板卡化的多功能测试系统，其特征在于，其包括：
8.背板连接器，其包括背板本体，所述背板本体上集成有交换卡插槽、若干路单元卡槽；
9.电源模块；
10.交换卡，其包括通讯接口端、通讯主端口；
11.以及若干测试单元板卡，每块所述测试单元板卡设置有背板连接器接口，背板连接器接口采用标准的nxi总线接口定义和结构尺寸，根据不同的用途选择不同的测试单元板卡进行测试作业；
12.所述电源模块用于给背板连接器、交换卡、测试单元板卡供电；
13.所述背板连接器的交换卡插槽上插装有所述交换卡，对应的测试单元板卡分别插装到对应的单元卡槽内，所述背板本体的每个对应单元卡槽用于对接每个测试单元板卡的nxi总线接口，所述背板连接器将每个测试单元板卡的数据信息通过以太网通讯连接到所述交换卡的通讯接口端，所述交换卡的通讯主端口将测试数据信息通过网络连接至外部上位机。
14.其进一步特征在于：
15.整个测试系统采用3u标准机箱架构，所述背板连接器、交换卡、测试单元板卡均置于机箱内，所述机箱内内置有温度采集模块、风扇散热模块，确保整个机箱内部处于正常工
控温度；
16.所述测试单元板卡包括但不限于为电压测量卡、数据采集卡、继电器卡、数字输入输出卡或矩阵卡；
17.所述背板本体上的交换卡插槽的数量为16个，所述通交换卡的内部设置有两个专用的交换机芯片，通过其级联接口互联起来，再配两个8路的以太网收发器，每路以太网分别连接至对应的交换卡插槽；
18.nxi总线接口定义包含一组以太网信号、12v供电电源、4路双向同步触发信号以及一路差分同步时钟；所有的测试单元板卡的nxi总线接口定义一样，均通过背板连接器来和交换卡通信，交换卡再和上位机通信，实现测试单元板卡和上位机的交互控制；
19.所述交换卡具体为万兆交换卡和千兆交换卡两种，根据测试系统数据吞吐量的需求和成本的考虑，选用其中一种；
20.所述万兆交换卡为对外有两路万兆以太网口，万兆网口向下兼容10000m/1000m/100m速率，用于和pc机通信，所述万兆网卡对内有16路千兆以太网口，这16路通过背板连接器分别接到16路对应的测试单元板卡上，16路千兆网口向下兼容1000m/100m/10m速率；
21.所述千兆交换卡为对外有两路千兆以太网口，千兆网口向下兼容1000m/100m速率，用于和pc机通信，所述千兆网卡对内有16路百兆以太网口，这16路通过背板连接器分别接到16路对应的测试单元板卡上，16路百兆网口向下兼容100m/10m速率。
22.采用本发明后，将背板连接器内设置有多路以太网线路，使得每个交换卡插槽所插装的测试单元板卡通过以太通讯和交换卡进行数据交换，交换卡的通讯主端口将测试数据信息通过网络连接至外部上位机；由于测试单元板卡，每块测试单元板卡设置有背板连接器接口，背板连接器接口采用标准的nxi总线接口定义和结构尺寸，背板本体的每个对应单元卡槽用于对接每个测试单元板卡的nxi总线接口，其使得整个多功能测试系统无需再内置x86电脑板卡，且每个测试单元板卡也无需再安装昂贵的fpga和接口芯片，其通过nxi总线接口即可完成以太网通讯连接，其接口简单、成本低，其基于成熟的以太网的通信方式，实现各功能板卡的互联。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意框图(万兆交换卡)；
24.图2本发明的千兆交换卡的数据采集示意图；
25.图3本发明的万兆交换卡的数据采集示意图；
26.图4为本发明的万兆交换卡的内部原理示意图；
27.图5为本发明的测试单元板卡和单元卡槽的对接原理示意图；
28.图6为本发明的测试信号及数据流向示意图；
29.图7为本发明的具体实施例的测试布置示意图；
30.图中序号所对应的名称如下：
31.背板连接器10、背板本体11、交换卡插槽12、单元卡槽13、电源模块20、交流输入部分21、350w开关电源22、交换卡30、通讯接口端31、通讯主端口32、交换机芯片301、以太网收发器302、测试单元板卡40、nxi总线接口41、上位机50、机箱60。
具体实施方式
32.基于以太网板卡化的多功能测试系统，见图1-图7，其包括背板连接器10、电源模块20、交换卡30、以及若干测试单元板卡40；
33.背板连接器10包括背板本体11，背板本体11上集成有交换卡插槽12、若干路单元卡槽13；
34.交换卡30包括通讯接口端31、通讯主端口32；
35.每块测试单元板卡40设置有背板连接器接口，背板连接器接口采用标准的nxi总线接口定义和结构尺寸、即设置nxi总线接口41，根据不同的用途选择不同的测试单元板卡40进行测试作业；
36.电源模块20用于给背板连接器10、交换卡30、测试单元板卡40供电；
37.背板连接器10的交换卡插槽12上插装有交换卡30，对应的测试单元板卡40分别插装到对应的单元卡槽13内，背板本体11的每个对应单元卡槽12用于对接每个测试单元板卡40的nxi总线接口，背板连接器10将每个测试单元板卡40的数据信息通过以太网通讯连接到交换卡30的通讯接口端31，交换卡30的通讯主端口32将测试数据信息通过网络连接至外部上位机50。
38.具体实施时，其还包括采用3u标准机箱架构的机箱60，背板连接器10、交换卡30、测试单元板卡40均置于机箱60内，机箱60内内置有温度采集模块、风扇散热模块，确保整个机箱内部处于正常工控温度；
39.电源模块20包括交流输入部分21、以及350w开关电源22，350w开关电源22向背板连接器10输出12v直流电源；
40.测试单元板卡40包括但不限于为电压测量卡、数据采集卡、继电器卡、数字输入输出卡或矩阵卡；
41.背板本体11上的交换卡插槽13的数量为16个，通交换卡30的内部设置有两个专用的交换机芯片301，通过其级联接口互联起来，再配两个8路的以太网收发器302，每路通过以太网线路分别连接至对应的交换卡插槽13；
42.nxi总线接口41包含一组以太网信号、12v供电电源、4路双向同步触发信号以及一路差分同步时钟；所有的测试单元板卡40的nxi总线接口41定义一样，均通过背板连接器10来和交换卡30通信，交换卡30再和上位机50通信，实现测试单元板卡40和上位机50的交互控制；
43.交换卡30具体为万兆交换卡和千兆交换卡两种，根据测试系统数据吞吐量的需求和成本的考虑，选用其中一种；
44.万兆交换卡为对外有两路万兆以太网口，万兆网口向下兼容10000m/1000m/100m速率，用于和pc机通信，万兆网卡对内有16路千兆以太网口，这16路通过背板连接器分别接到16路对应的测试单元板卡上，16路千兆网口向下兼容1000m/100m/10m速率(见图3)；
45.千兆交换卡为对外有两路千兆以太网口，千兆网口向下兼容1000m/100m速率，用于和pc机通信，千兆网卡对内有16路百兆以太网口，这16路通过背板连接器分别接到16路对应的测试单元板卡上，16路百兆网口向下兼容100m/10m速率(见图2)。
46.具体实施时，不同的应用场景，可以选用不同的交换卡30，比如对应数据量不大情况下，可以选用千兆交换卡；而对于数据量特别大，数据传输要求快的情况，可以选用万兆
交换卡，比如高速数据采集卡、示波器测试卡。
47.具体实施时，测试单元板卡40的背板连接器接口均为nxi总线接口41，所有测试单元板卡40的机械尺寸也是统一的，具体尺寸是191.5(长)*100(宽)，高度小于20mm；在遵循nxi总线标准和标准尺寸下，可以设计各种功能的测试单元板卡40，插到机箱60内的背板本体11上，来实现不同的测试需求，十分的灵活和方便；另外测试单元板卡40还可以实现热拔插功能。
48.自动风扇温控系统包温度采集模块、风扇散热模块，其在机箱内部分布了6个温度传感器，用于测试机箱内部温度，过温会报警；另外机箱内置了3个可调速风扇，根据采集的温度，来控制风扇转速，机内温度低的时候，转速小，整机工作的噪音小，当整机温度升高，转速会加快，以满足散热要求，使得机内温度不至于过高。
49.具体实施时，背板本体11还通过nxi总线接口41外接电源卡，电源卡用于额外插接电源，暂未使用；机箱采用19英寸宽，4u高的标准尺寸机箱，可上标准机柜。
50.其工作原理如下：将背板连接器内设置有多路以太网线路，使得每个交换卡插槽所插装的测试单元板卡通过以太通讯和交换卡进行数据交换，交换卡的通讯主端口将测试数据信息通过网络连接至外部上位机；由于测试单元板卡，每块测试单元板卡设置有背板连接器接口，背板连接器接口采用标准的nxi总线接口定义和结构尺寸，背板本体的每个对应单元卡槽用于对接每个测试单元板卡的nxi总线接口，其使得整个多功能测试系统无需再内置x86电脑板卡，且每个测试单元板卡也无需再安装昂贵的fpga和接口芯片，其通过nxi总线接口即可完成以太网通讯连接，实现了信号的通信互联，通过上位机的上位机软件来控制各功能板卡工作，实现不同的测量或控制功能，其接口简单、成本低，其基于成熟的以太网的通信方式，实现各功能板卡的互联。
51.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
52.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。