一种模块化多通道光功率计及其实现方法

摘要

本发明公开了一种模块化多通道光功率计及其实现方法，包括上位机和2

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化多通道光功率计及其实现方法。

背景技术

光功率计是光纤通信中必备的一种测量仪器，在光器件、光纤和光缆等参数的测量，光 纤施工与维护，光纤通信保障中都具有十分广泛的应用。目前常用的光功率计多为单通道或 者双通道，其通道固定，不可更换；现有的多通道光功率计大都通道数量固定，且不能随意 扩展和更换模块。在实际使用过程有时需要多台不同参数的光功率计才能完成测试，给用户 带来诸多不便，不利于参数的测量和光纤链路的维护。

传统多通道光功率计一般基于CMOS模拟开关或多路复用器来实现，每一路信号的通断 都需要MCU通过IO口单独控制，采集通道的数量受IO口数量限制，增加通道需要重新进行 硬件电路的设计，扩展性较差。此外，目前多通道光功率计多采用CAN总线实现多通道技术， 系统采用主从式结构，各个采集通道与主板通过CAN总线交换数据，CAN总线上设备不具有 固定的地址，而是通过带有唯一ID的数据包来辨识和交换信息。实现CAN总线通信需要专门 的CAN总线控制器，并设计CAN总线电路，CAN总线通信协议只有严格按照帧的传输结构， 才能被节点正确接收和发送。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种模块化多通道光功率计及其实现方法，本发明能 够解决传统的多通道光功率计采集通道受IO口数量限制，效率低，扩展性较差的问题，实现 光功率计每个模块相互独立，可随时插拔更换；能时刻读取并显示各通道的测量值；能够对 每个模块的数据采集、SRAM、E2ROM进行单独或同时控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模块化多通道光功率计，包括上位机和2ⁿ个OPM光功率计模块，且n为正整数， 上位机包括时钟信号CLK模块、功能状态控制使能模块、数据/指令模块和反馈模块，其中：

所述数据/指令模块发送的数据或者控制指令由并行数据转换为串行传给OPM光功率计 模块，并且接收OPM光功率计模块的回传数据；

所述功能状态控制使能模块，由n位二进制数来确定，用于实现2ⁿ种组合，从而选择并 控制2ⁿ个OPM光功率计模块是否工作；

所述反馈模块连接OPM光功率计模块，用于指示OPM光功率计模块处于工作状态、数 据接收、数据发送和发送完成状态；

所述时钟信号CLK模块产生时钟CLK信号，上位机和所有OPM光功率计模块共用同一频 率时钟CLK，时钟的有无由是否选择与其连接的OPM光功率计模块工作来决定。

所述上位机用于检测按键、生成时钟、数据/指令的收发和译码以及数据的处理和计算， 所述上位机还设有显示模块。

所述反馈模块2位二进制数控制，共有四种组合方式。

所述时钟信号CLK模块、功能状态控制使能模块、数据/指令模块和反馈模块均通过控制 线连接OPM光功率计模块。

所述功能状态控制使能模块连接的控制线个数为n。

所述OPM光功率计模块之间相互独立，可插拔更换。

所述OPM光功率计模块，包括数据采集端口和静态随机存储器、电可擦除只读存储器。

上述模块化多通道光功率计的实现方法，包括以下步骤：

(1)初始化上位机和各个OPM光功率计模块；

(2)上位机判断识别在线的OPM光功率计模块，并且读取各个OPM光功率计模块中 E2ROM保存的功率计校准数据，用来修正实际测量的功率值；

(3)上位机设置采样次数、增益量程、通道选择和中心波长参数，通过数据/指令模块 发送到OPM光功率计模块；

(4)参数设置完成后，发送数据采集指令，所有在线的功率计模块同时工作进入实时 数据采集阶段，每次数据采集完成后OPM光功率计模块产生中断信号，上位机检测到中断信 号后，响应中断读取OPM光功率计模块中的数据，将读取的采样数据进行对数运算结合校准 参数转化为功率值并实时显示。

所述步骤(3)中，在实时数据采集阶段需要重新设置参数时，先发送停止采样指令，然 后发送新的通道参数，再进入采样阶段。

所述步骤(4)中，OPM光功率计模块中SRAM用来实时存储光功率的采样点，上位机 通过发送指令读取SRAM中保存的采样点，用来查看采样的数值。

本发明的有益效果为：

(1)有效地解决现有台式光功率计通道少，测量固定单一，多通道光功率计扩展性差， 采样速率低的问题；

(2)结构简单，只需要4组控制线便可实现对2ⁿ个光功率计模块的操作控制与数据采 集，以及E2ROM和SRAM等部分的控制；

(3)所有模块均可拆卸，特性参数可不同，实现多通道功率计的扩展的同时，又降低 了产品的成本，具有更高的效率；

(4)采样速度快，最小采样时间1us；不需专门的CAN总线通信模块和遵守严格的CAN 总线通信协议，降低成本，提高效率；

(5)可以控制多模块分时或者同时工作，使光功率计具有多通道测量和模块可更换的 特性，具备测量范围更广，操作使用更加灵活方便的特点；

(6)能够降低用户的操作难度，减少使用仪器的数量，节约成本，更好的应用于光纤 通信工程和光纤用户网的测试需求中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作流程示意图；

其中：1、上位机控制部分；2、时钟信号CLK；3、功能状态控制使能部分S；4、数据/ 指令Data；5、反馈端F；6、OPM光功率计模块。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种模块化多通道光功率计，由上位机控制部分(1)，时钟信号CLK(2)， 功能状态控制使能部分S(3)，数据/指令Data(4)，反馈端F(5)和OPM光功率计模块(6) 六部分组成，组成部分如图1所示。其中上位机控制部分(1)是模块化多通道光功率计的核 心部分，负责按键的检测，时钟的产生，数据/指令的收发和译码，数据的处理和计算，以及 界面的显示等环节。时钟CLK(2)由上位机控制端产生，所有模块共用同一频率时钟CLK， 时钟的有无由是否选择该OPM光功率计模块(6)工作来决定。功能状态使能部分S(3)由 n位二进制数来决定，可实现2ⁿ种组合，从而选择并控制2ⁿ个OPM光功率计模块(6)工作。 数据/指令Data(4)部分是将上位机发送的数据或者控制指令由并行数据转换为串行传给OPM 光功率计模块(6)，并且接收OPM光功率计模块(6)中回传数据。反馈端(5)是有2位二 进制数构成，共有四种组合方式，来指示OPM光功率计模块(6)处于工作状态、数据接收、 数据发送和发送完成状态。

如图2所示，本装置的工作方法为：开机时进入初始化状态，在初始化状态上位机控制 端(1)要判断识别在线的OPM光功率计模块(6)并且读取各个模块中E2ROM保存的功率 计校准数据，用来修正实际测量的功率值。初始化完成后仪器进行默认的参数设置，设置采 样次数、增益量程、通道选择、中心波长等参数，所有参数均通过数据/指令Data(4)发送 到OPM光功率计模块(6)。在参数设置完成后，发送数据采集指令，所有在线的功率计模块 同时工作进入实时数据采集阶段，每次数据采集完成后OPM光功率计模块(6)产生中断信 号，上位机控制端(1)检测到中断信号后，响应中断读取OPM光功率计模块(6)中的数据 并进行处理和显示。在实时数据采集阶段需要重新设置参数时，先发送停止采样指令，然后 发送新的通道参数，再进入采样阶段。OPM光功率计模块(6)中SRAM用来实时存储光功 率的采样点，上位机控制端(1)通过发送指令可以读取SRAM中保存的采样点，用来查看采 样的数值。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。