[发明专利]分布集成录波器母板及并行总线结构

说明书

所属技术领域

本发明属计算机应用领域，涉及计算机处理的高速测量记录系统，特别是并行分布动态大容量录波装置。

背景技术

动态录波装置是一种数字化的高速测量记录仪器。该仪器能对外部接入的多个快速变化的相关信号进行不间断的高速同步跟踪采样检测，以捕捉被检测信号的瞬间异常、突变或某种特定事件的发生，然后按要求对所有关联信号进行实时动态记录和分析。由于这种仪器能够对多参数系统进行长时间跟踪检测和记录，并自动捕捉和发现被检测系统的故障或异常，所以在科学研究以及国民经济各领域，特别在电力系统得了广泛的应用。目前所使用的传统录波器多采用主从、集中式的系统结构。这种系统结构简单，实现容易，但由于受系统结构的限制，有着不可避免的不足：

1、可靠性差。由于采用的是一种集中的而非分布的结构，风险非常集中，一旦后台计算机出现故障，整个系统将无法正常工作。

2、整体性能受到系统结构及后台机性能的制约。首先是系统容量的限制。当测量通道数增加，数据流量增加到一定程度时，前、后台机之间的通信由于带宽的限制而变得阻塞。其次是单台后台机的计算能力有限。当数据量增加到一定的程度，单台计算机无法完成实时计算与录波的任务。第三是数据远传受带宽影响。由于所有的录波数据都是通过后台计算机传送给本地工作站或远端服务器，所以当数据量太大时，也会受到网络带宽的影响。

要改变上述的不足，最根本的方法是将原来主从、集中式的结构改变为并行、分布式结构，即所谓分布录波器装置。而分布录波器装置中各个子录波器是完全独立工作的，除了采样与数据传输，其计算与录波也是由各个子录波器各自独立完成，因此，如何保证装置中各个子录波器计算与录波的严格同步是系统设计需要考虑的问题。而采用公共母板及并行总线，则是既方便分布系统集成，同时又保证数据同步的关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种母板及并行总线结构，以便于多个子录波器在集成分布录波装置时能够实现模块式的集中安装，并通过集成于有源母板上的并行总线，使各个独立，并行工作的子录波器在完成分布计算与分布录波时，保证计算数据的严格同步以及记录数据的时间精确标记。

本发明与本申请人同时申请的《可通过并行总线集成分布系统的单板录波器》和《基于分布集成录波器并行总线的同步方法》共同构成完整的分布集成录波器系统结构和方法。

本发明的目的是这样达到的：分布集成录波装置中各个子录波器共用的母板为有源母板。在母板上安装有用以实现复杂控制逻辑的大规模集成电路芯片以及插接子录波器和管理机的总线插槽，同时母板上还集成了一套带控制逻辑的并行总线。装置中各个子录波器上也设置了与母板相适配的并行总线。工作时，各个子录波器通过总线插头依次对应插接到母板上，并与母板总线联通。所述母板上集成的并行总线包括时钟总线、控制总线、状态总线、校时总线、复位总线以及电源线。所述控制电路包括看门狗自动侦测与控制信号切换电路、计算同步控制电路、录波同步控制电路、队列同步控制电路、校时信号处理电路以及系统复位电路。所述控制总线有7条，状态总线有6条。其中，计算控制线与计算状态线、队列同步控制线与队列状态线、录波控制线与录波状态线、录值控制线与录值状态线、定值控制线与定值状态线以及令牌控制线与令牌状态线一一对应，其余一条控制总线是看门狗控制线。所述校时总线包括内时钟校时与外时钟校时2条信号线。

母板上每个子录波器总线插槽都有自己对应的看门狗自动侦测与控制信号切换电路，且各插槽的自动侦测与切换电路结构完全相同，看门狗控制线连接到看门狗自动侦测与切换电路。录波同步控制电路由录波、录值与定值控制3种电路共同构成。同步计算控制电路由或门及D触发器组成。录值、录波及定值控制电路均由或门及D触发器组成。队列同步控制电路由与子录波器相对应的2选1多路开关所构成的优先自动切换链路及与门组成。复位电路分两部分，其中一部分在子录波器上，另一部分在母板上。校时电路也分两部分，其中一部分在子录波器上，另一部分在母板上。母板上集成了几种通信网络，包括通信网络总线和相应的控制电路；其中，环网RS485具有优先令牌环控制。母板上设置有总线扩展插槽，N个母板通过总线扩展电缆连接构成N个母板组成的扩展系统。

所述母板上安装的大规模集成电路芯片为在系统可编程(In System Programmable，简称ISP)CPLD器件，型号为LC4512；所述子录波器总线插槽有0#-7#共8个，对应集成的子录波器有0#-7#共8个。所述系统管理机总线插槽有1个，可连接一台嵌入式管理计算机。