专利名称：一种光纤断点检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤断点检测器，具体为一种应用于光纤网络中检测光纤断
点的检测器。
技术背景 随着光纤通信和光电子产业进入一个新的时期，光纤驻地网络中使用的日益增多，对光纤断点的检测也越来越重要，也越来越必不可少。光纤断点的检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。 人工简易测量一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便，但它不能定量人工简易测量光纤的断点。 精密仪器测量则是使用光时域反射仪(0TDR)对光纤进行定量测量，先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息，这个过程会重复地进行，最后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这种方式读取数来不是很方便，这样对运行维护人员的技能要求比较高、非专业人员难以操作设备分析结果、对故障定位规程繁杂。[0005] 文献标识码A文章编号1002-5561 (2008) 07-0048-03《光纤断点测试仪的研制》实现了光纤断点的测量，此测试仪是用FPGA的硬件编程语言编写计算、LCD显示等逻辑功能模块，然后通过各个功能模块间逻辑调用实现光纤断点的测量，然而本实用新型采用以Altera的软核处理器Nios II为核心，通过以参数化概念设计的光控制IP核、LCD显示控制IP核添加到利用QuartersII的SOPC Builder工具集成一个32位NiosII软核处理器中，NiosII软核处理器不断访问IP核，并将相关的数据信息通过AVALON总线进行读写传输，实现最终的数据显示功能。在Altera的CycloneII FPGA上构成了一个通过NiosII软核处理器来实现光纤断点检测的SOPC片上系统，这样当进行上层软件设计时，可以随时根据需要修改和添加新硬件，以满足新系统需求，实现真正的实时运算
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种利用QuartersII的SOPC Builder工具集成
NiosII软核处理器的基于SOPC的模块化的光纤断点检测器。它以参数化概念设计光控制
IP核、LCD控制IP核，实现模块化处理，以Altera的软核处理器Nios II为核心调用IP核，
通过AVAL0N总线读写寄存器实现数据的传输。 本实用新型所解决的问题可以采用以下技术方案来实现 —种新型的光纤断点检测器，该装置包括 —光发射接收探头模块；所述光发射接收探头模块用来处理光电或电光转换，具有发射和接收光信号功能； —光控制与探测IP模块；所述光控制与探测IP模块与光发射接收探头模块连接，通过接收AVALON总线的启动信号，控制发射接收探头模块进行发射或接收光并实现光电
或电光转换，同时产生电信号用于光控制与探测IP模块内部晶振的计数； 同时还设有的LCD显示控制IP模块、JTAG接口模块以及分别用来连接光控制与
探测IP模块、LCD显示控制IP模块以及JTAG接口模块的AVALON总线； 其特征在于， 所述装置还设有NiosII软核处理器，所述NiosII软核处理器通过AVALON总线读写数据来访问IP核(包括光控制与探测IP和LCD控制IP)，实现相关数据的显示功能。[0014] 所述光发射接收探头模块内部具有驱动，不需要额外的驱动电路。[0015] 所述NiosII软核处理器是利用QuartersII的SOPC Builder工具集成的。是以Altera的软核处理器NiosII为核心，以参数化概念设计光控制IP核、LCD显示控制IP核，并将IP核添加到利用QuartersII的SOPC Builder工具集成的NiosII软核处理器中。因此新型的光纤断点检测器可视为一个基于SOPC的模块化的检测器。 这样可以利用QuartersII的SOPC Builder工具集成一个32位NiosII软核处理器，并灵活的调用编写模块化的IP核，不需要用硬件编程语言实现较为复杂的功能。[0017] 所述通过NiosII软核处理器内部所设的C测距程序模块实现距离计算，NiosII软核处理器将数据通过AVALON总线写入LCD到显示控制模块中，并实现显示。[0018] 本实用新型基于Nios II的SOPC平台进行设计，针对本设计系统的功能，自定义光控制与探测IP、 LCD显示控制IP等硬件编程语言设计模块来实现系统设计。在Altera的CycloneII FPGA上构成了一个新型的光纤断点检测的SOPC片上系统。


以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。[0020] 图1为本实用新型的整体结构框图。
图2为本实用新型的所述光控制与探测IP模块的结构框图。[0022] 图3是本实用新型的系统总体设计硬件框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。 参见图l，光控制与探测IP2的输入，输出接口分别连接具有发射、接收光的光发
射接收探头1的输出，输入端；光控制与探测IP 2、 NiosII软核处理器4、 LCD显示控制IP
核5挂在AVALON总线3上，LCD显示器6连接在LCD显示控制IP核5上。 本实施例中光发射接收探头1具有发射、接收于一体并能实现光电转换的光探
头，其输出的电信号控制光控制与探测IP 2的内部晶振的计数。此光发射接收探头具有集
成化的特点，无须外围发射、接收、转换、驱动电路。 当光控制与探测IP接收到AVALON总线写入的启动信号时，光控制与探测IP给光发射接收探头一个发射信号，控制其发射光，同时给内部晶振一个启动计数信号；当光发射接收探头接收到返回光时，给光控制与探测IP —个控制信号控制计数的结束。[0027] AVALON总线3将采集的计数结果数据写入NiosII软核处理器4， NiosII软核处
4理器4内部C测距模块计算处理，把计算的结果数据通过AVAL0N总线3写入LCD显示控制 IP核5中，LCD显示控制IP核5将控制LCD显示器6显示出最终结果。 通过AVALON总线3进行读写的数据有光发射启动信号、光探测模块2产生的保存 到寄存器中计数信息、NiosII软核处理器4内部C测距模块实现断点的计算结果，这些数 据信息在NiosII软核处理器4执行时通过AVALON总线3不断的进行读、写处理。 本实用新型重在讲述一种光纤断点探测器，重点在于光探测控制，NiosII软核通 过AVALON总线进行信息处理部分，对光处理部分采用了集成处理模块实现，因此对于光发 射接收探头1不做赘述。 参见图2，本实用新型的光控制与探测IP结构框图，包括光发送控制模块，光接 收控制模块，及内部晶振计数模块。光控制与探测IP的光发送控制模块的10引脚连接在 AVALON总线上，AVAL0N总线将启动信号写入，7引脚连接在光发射接收探头的发射端口上， 便于控制光发射接收探头的发射，11引脚连接在计数模块上控制计数的启动。 光控制与探测IP的光接收控制模块的8引脚连接在光发射接收探头的接收端口 上，传输光发射接收探头返回的电信号，12引脚连接在计数模块上控制计数的结束。 计数模块通过11、12引脚读入控制信号，计数模块的9引脚连接在AVALON总线 上，AVALON总线通过9引脚读计数数据。 光的发射、接收时间信息是通过光发射接收探头转换的电信号控制FPGA内部晶 振进行计数。AVALON总线通过10引脚写入光发送控制模块一个启动光发射信号后，光发送 控制模块通过7引脚发送一个控制信号给光发射接收探头一个发射光信号，同时通过11引 脚给内部晶振计数模块一个开始计数信号，当光发射接收探头返回控制信号给光接收控制 模块8引脚时，光接收控制模块通过12引脚给计数模块一个结束计数信号，实现发送和接 收之间的计数信息的精确采集。并将采集的计数信息存储在寄存器中，以便AVAL0N总线访 问光控制与探测IP时，将所采集的时间信息通过9引脚写入到NiosII软核处理器中。 参考图3，本实用新型的系统总体设计硬件框图，JTAG调试模块连接在AVALON总 线上，控制FPGA的仿真。光控制与探测IP连接在光发射接收探头上，控制光的发射、接收， 进而控制晶振的计数，光控制与探测IP、 NiosII软核处理器、LCD控制IP等连接在AVALON 总线上，实现数据在AVALON总线上的传输。 参考图3中的光发射接收探头是一种具有发射、接收功能于一体的光探头，能发 射适合于在单、多模光纤上传输的光，能实现光电、电光之间的转换，且其内部是具有驱动 的一个集成器件。 当光控制与探测IP接收到光启动信号时，给光发射接收探头的发射端口一个控 制信号控制光发射接收探头发射光，同时光控制与探测IP给FPGA内部晶振一个控制信号 控制晶振开始计数；光发射接收探头接收被障碍物反射回来的光后，给光控制与探测IP — 个结束信号，此时光控制与探测IP给晶振发送一个控制信号控制晶振结束计数，并将计数 结果存储到寄存器中。 NiosII软核处理器通过AVALON总线访问光控制与探测IP时，将通过AVALON总线 把读取到寄存器中的数据信息写入到NiosII软核处理器中，NiosII软核处理器根据所读 取数据信息，通过内部C软件编程精确的计算光的发送和接收之间的时间差，并实现断点 距离的计算，处理得到的数据结果同样存入到寄存器中，当NiosII软核处理器执行LCD显示控制模块时，NiosII软核处理器通过AVAL0N总线读取到处理后的数据，并将读取到得数 据通过AVAL0N总线写入到LCD显示控制模块中，LCD显示器连接在LCD显示控制模块接口 上，LCD显示控制模块接收到AVALON总线写入的数据时，将控制LCD显示器显示相关的数 据结果。 基于Nios II的SOPC平台进行设计，针对本设计系统的功能，自定义光控制与探 测IP、LCD显示控制IP等硬件编程语言设计模块来实现系统设计。在Altera的CycloneII FPGA上构成了一个新型的光纤断点检测的SOPC片上系统。 利用QuartersII的SOPC Builder工具集成软核处理器NiosI14为核心，设计的 IP核通过AVALON总线挂在NiosII软核处理器上；NiosII软核处理器通过C语言实现灵活 的调用编写模块化的IP核，及其编写一些较为复杂的功能模块，这样就可以不需要用硬件 编程语言来实现复杂逻辑功能的编写。 通过NiosII软核处理器来实现的光纤断点检测器，把中央控制和外围接口电路 集成到一块芯片上，以在设计阶段根据实际需求来增减外设的数量和种类，进行功能的升 级及扩展。本实用新型具有很强的扩展性，便于推广使用。 在其它实施中，可以用同等功效的其他电子器件或者电路代替，也能获得相同的 功效。参考图1中所述的光发射接收探头也可以采用其它具有发射接收及光电转换功能于 一体的硬件电路、驱动电路来代替；参考图3中NiosII软核处理、AVALON总线读写功能的 实现也可以通过硬件编程语言在QuartersII环境中实现。 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求一种光纤断点检测器，该装置包括一光发射接收探头模块；所述光发射接收探头模块用来处理光电或电光转换，具有发射和接收光信号功能；一光控制与探测IP模块；所述光控制与探测IP模块与光发射接收探头模块连接，通过接收AVALON总线的启动信号，控制发射接收探头模块进行发射或接收光并实现光电或电光转换，同时产生电信号用于光控制与探测IP模块内部晶振的计数；同时还设有的LCD显示控制IP模块、JTAG接口模块以及分别用来连接光控制与探测IP模块、LCD显示控制IP模块以及JTAG接口模块的AVALON总线；其特征在于，所述装置还设有NiosII软核处理器，所述NiosII软核处理器通过AVALON总线读写数据来访问IP核，实现相关数据的显示功能。
2. 根据权利要求1的光纤断点检测器，其特征在于，所述光发射接收探头模块内部具有驱动，不需要额外的驱动电路。
3. 根据权利要求1的光纤断点检测器，其特征在于，所述NiosII软核处理器是利用QuartersII的SOPC Builder工具集成的，是以Altera的软核处理器NiosII为核心，以参数化概念设计光控制IP核、LCD显示控制IP核，并将IP核添加到利用QuartersII的SOPCBuilder工具集成的NiosII软核处理器中，因此新型的光纤断点检测器可视为一个基于SOPC的模块化的检测器。
4. 根据权利要求1的光纤断点检测器，其特征在于，所述通过NiosII软核处理器内部所设的C测距程序模块实现距离计算，NiosII软核处理器将数据通过AVALON总线写入LCD到显示控制模块中，并实现显示。
专利摘要本实用新型公开了一种新型的光纤断点检测器，具体为一种利用QuartersII的SOPC Builder工具集成一个32位NiosII软核处理器的基于SOPC的检测器。本实用新型可视为一个集成化、模块化的测距仪器。不需要单独的硬件外围计数、计时电路，也不需要人为的计算断点距离，采用NiosII软核处理、通过AVALON总线读写数据实现最终的断点检测。所述的一种新型的光纤断点检测器还包括具有发射、接收适合于在单、多模光纤上传输的光的光发射接收探头，在本实用新型中，光发射接收探头是带有驱动的具有光电、电光转换功能的集合体，处理后的电信号用于控制光控制与探测IP核。
文档编号G01M11/00GK201464156SQ20092007638
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者任领美, 段菲, 黄维, 龚兆岗 申请人:上海海事大学;上海邦达电子系统工程有限公司