[发明专利]基于简化继电器矩阵的I/O端口映射方法

说明书

技术领域

本发明适合计算机领域，属于在需要I/O采集卡且有大量相同功能I/O端口的计算机测量、控制领域，尤其是一种继电器矩阵的I/O端口映射方法。

背景技术

目前的数字化的测量、控制及仿真系统一般都以计算机为中心，将受控机上的测试点接到计算机的I/O板卡上。计算机通过I/O板卡采集受控机上需要监视的参数，然后在计算机上经过专业软件的复杂运算后将控制信号通过I/O板卡送到受控机上，从而达到对受控机测量、控制的目的。

但是在一些复杂的应用中往往会涉及到数量巨大的I/O端口，比如汽车发动机控制系统有着上百个端口，如果采用人工连线的方式不仅非常麻烦，而且可能会出现连线错误从而导致系统失败甚至可能损坏器件。可以使用矩阵开关来实现这样的端口映射，但是由于测控系统往往有很高的电压和电流，所以不能使用一般的半导体矩阵开关，需要使用继电器矩阵开关。

目前的继电器矩阵采用了全映射的方式，假设有M个I/O端口需要映射到N个测试点上，则需要构造一个M×N的继电器矩阵，利用每个节点上继电器的开/合来选择I/O端口和测试点的连接方式，采用这种方法继电器的利用率不高。由于继电器的体积比较大，所以全映射的继电器矩阵需要占用的空间比较大，要实现大规模的I/O端口映射存在困难。

发明内容

为了克服已有的继电器矩阵的I/O端口全映射方法的继电器利用率低、不能适应于大规模场合的不足，本发明提供一种有效提高继电器的利用率、适应于大规模场合、减小继电器矩阵体积的基于简化继电器矩阵的I/O端口映射方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于简化继电器矩阵的I/O端口映射方法，所述I/O端口映射方法包括如下步骤：

A1.计算机总共有N个I/O端口，N为自然数，构造一个N×N的矩阵，行和列之间不相交；

A2.选择一个未配置的I/O端口，统计和当前I/O端口具有相同功能的I/O端口个数，设数量为P，P为自然数，将它们归为一组，将这组I/O端口连接到步骤1构造的矩阵的第C行至第(C+P)行，C为自然数，C为当前未连接I/O端口的最小行；

A3.在第1行与第1，2，……(N-P+1)列的交叉点设置继电器，同理在第X行与第X，X+1，……(N-P+X)列的交叉点设置继电器，重复该步骤直到所有P行都配置完毕，将这P个端口标注为已配置；

A4.如果有未配置的端口，重复步骤A2到A3，直到所有的端口都已经配置，完成简化继电器矩阵的构造；

A5.当用户要映射一个受控机时，计算机首先建立一张行信息表格，行信息表格含有：行编号、I/O端口类型、是否已经使用和与该行有继电器连接的所有列，计算机将矩阵中的所有继电器断开，并将所有的行标记为未使用；

A6.用户把受控机上未连接的测试点连接到矩阵上没有测试点连接的编号最小的列Z上；并且向计算机输入该测试点需要的I/O端口类型F；

A7.计算机得到用户的输入后，查找由步骤A5创建的行信息表格，找到所有I/O端口类型为F的行；

A8.按照编号从小到大扫描由步骤A7选择出来的行，如果当前行Y未被使用而且和Z列之间有继电器，则将矩阵中Y行Z列的继电器连通，将Y行标记为已使用，进入步骤A9；否则继续扫描下一行。

A9.如果还有测试点没有连接，重复步骤A6到A8，直到所有测试点连接完毕。

本发明的技术构思为：简化的继电器矩阵主要利用了在测量、控制系统中存在着具有大量相同功能的I/O端口，比如在一般的通用I/O板卡中基本可以分为四类：数字量输出Digital Output、数字量输入Digital Input、模拟量输出AnalogOutput、模拟量输入Analog Input，由于有大量端口具有相同功能，所以无需采用全映射的方式。有P个相同功能的I/O端口要映射到N个测试点上去，只要有一种连接方式可以保证产生所有C_N^P种组合即可。表1按照字典序将C₅³的所有组合都罗列出来，可以发现第X列的数据范围是X到5-3+X。考虑一般的情况，要罗列出所有C_N^P的组合只要保证每一列的选择范围是X到N-P+X，可以利用这个特性来简化继电器矩阵。