基于compactpci總線隔離數(shù)字i%2fo的設(shè)計(jì)

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1、摘要摘要為了滿足計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域、航空航天測(cè)控及工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)﹂_(kāi)關(guān)量信號(hào)處理的需求，本課題研制了一種基于CompactPCI總線隔離數(shù)字I/O的測(cè)量和控制模塊；該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)32路輸入開(kāi)關(guān)量狀態(tài)的采集，以及32路開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)外部開(kāi)關(guān)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)的功能。本課題采用的設(shè)計(jì)方案是：CompactPCI專用接口芯片+FPGA+數(shù)字隔離器件。CompactPCI專用接口芯片是采用PLX公司的PCI9030，它負(fù)責(zé)模塊與上層軟件的數(shù)據(jù)通信；利用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA來(lái)完成對(duì)輸入開(kāi)關(guān)量

2、信號(hào)的計(jì)數(shù)任務(wù)以及輸出不同占空比的脈沖系列；數(shù)字隔離器件實(shí)現(xiàn)了64路輸入輸出信號(hào)之間的隔離，同時(shí)通道的數(shù)量和方向是可以根據(jù)用戶的需求來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展和配置的，因此模塊具有很強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性。利用數(shù)字隔離器件可以實(shí)現(xiàn)在測(cè)量和控制時(shí)模塊與輸入輸出信號(hào)的電氣隔離，這樣就可以有效地減少模塊在測(cè)試過(guò)程中受到的影響。設(shè)計(jì)中FPGA是整個(gè)隔離I/O模塊邏輯處理的核心器件，它主要負(fù)責(zé)整個(gè)模塊的邏輯處理工作，例如開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)采集、緩沖事件計(jì)數(shù)；以及輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)、占空比可調(diào)的脈沖系列。FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)采用Verilog硬件描述

3、語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，完成模塊中各個(gè)功能的邏輯代碼編寫(xiě)，并在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境QuartusⅡ8.1平臺(tái)上完成了對(duì)各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)、綜合、仿真。最后將設(shè)計(jì)完成的隔離數(shù)字I/O模塊與驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行聯(lián)調(diào)，調(diào)試結(jié)果表明隔離數(shù)字I/O模塊能夠正常的工作，實(shí)現(xiàn)了課題中的各項(xiàng)功能；由于課題中采用通用化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和小型化的設(shè)計(jì)思想，因此具有比較強(qiáng)的移植性，對(duì)其它類似的測(cè)試和控制模塊的開(kāi)發(fā)具有參考和推廣價(jià)值。關(guān)鍵字：CompactPCI總線，隔離數(shù)字I/O，F(xiàn)PGA，PCI9030I萬(wàn)方數(shù)據(jù)ABSTRACTABSTRACTInord

4、ertomeetthedemandforswitchsignalprocessinginthefiledofcomputer automaticmeasurement,aerospacemonitoringandindustrialautomaticcontrol,an isolateddigitalI/OmodulebasedonCompactPCIbusisdeveloped,whichismainly usedinthefieldofcontrolandmeasurement.Themoduleisno

5、tonlyabletoacquire32 channelsswitchsignalanddrive32channelsswitchingactuator,whichisoutputby solidstaterelay(SSR);butalsoabletoachievetimingandcountingfunctions. TheschemeofCompactPCIinterfacechip+FPGA+digitalisolationdeviceshas adoptedtoachievethedesignofi

6、solateddigitalI/Omodule.IntheCompactPCIbus interfacedesign,thePLXcorporation’sPCIinterfacechipPLX9030isusedto communicatewithCompactPCIbus,itisacommunicationbridgeconnectingthe moduletothehostcomputer.Thefieldprogrammablelogicdevice(FPGA)isusedto accomplish

7、thetaskofcountingoninputswitchsignalandoutputtingdifferent characteristicspulsesignals.Thedigitalisolationcomponentsareusedtoisolatingthe inputandoutputof64-channalsignals,andthenumberofchannelscanbeconfigured accordingtotheneedofusers.Therefore,themoduleha

8、sastrongversatilityand scalability.Everychannelisisolatedfromothers,whichcaneffectivelyreducethe interactionaffectsduringtesting.Inthissubjectdesign,theprogrammablelogicdeviceFPGAwhichisusedfor process