[實(shí)用新型]基于FPGA的GPIB控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220116565.2
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN202583730U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶永燕;水新國
• 申請（專利權(quán)）人: 陶永燕;水新國
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種計算機(jī)接口硬件，具體說是一種基于FPGA的GPIB控制器。

背景技術(shù)

GPIB是自動測試領(lǐng)域的通用接口和總線標(biāo)準(zhǔn)，用來將帶有GPIB接口的儀器和計算機(jī)連接起來。此接口一般應(yīng)用在高端測量儀器儀表上。傳統(tǒng)的GPIB控制器一般是基于專用芯片來實(shí)現(xiàn)GPIB接口功能的。例如NI公司和Agilent公司的GPIB接口卡是基于NI公司的NAT9914或TNT4882等專用芯片來實(shí)現(xiàn)GPIB接口功能。由于這些GPIB接口芯片價格高，且貨源受制于NI公司，因此對于生產(chǎn)GPIB控制器的企業(yè)的成本控制和批量生產(chǎn)十分不利。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，提供一種基于FPGA的GPIB控制器，使用Verilog硬件描述語言來實(shí)現(xiàn)GPIB接口功能。

本實(shí)用新型提供了一種基于FPGA的GPIB控制器，其結(jié)構(gòu)主要包括FPGA、數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器和控制總線驅(qū)動器。其特征是：FPGA中通過Verilog編程實(shí)現(xiàn)控制邏輯；控制邏輯控制數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器和控制總線驅(qū)動器與GPIB總線通信；FPGA接收PCI/PCIe的數(shù)據(jù)時，通過控制邏輯將其轉(zhuǎn)換成GPIB總線能識別的數(shù)據(jù)，并按照指定格式發(fā)送到GPIB總線；當(dāng)接收到GPIB總線的數(shù)據(jù)時，F(xiàn)PGA通過控制邏輯將其轉(zhuǎn)換成PCI/PCIe能識別的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給主機(jī)。

本實(shí)用新型具有如下有益效果。

1、降低硬件成本。市場上基于專用芯片的GPIB控制器價格一般在4000~5000元人民幣，而基于FPGA的GPIB控制器硬件成本僅500元人民幣左右，具有很高的性價比。

2、基于FPGA的GPIB控制器使用的FPGA型號為Spartan-6,該型號FPGA既能采用硬核實(shí)現(xiàn)PCIe接口，也能采用軟核實(shí)現(xiàn)PCI接口，因此具有較高的靈活性和可擴(kuò)展性。傳統(tǒng)的GPIB控制器無法做到這一點(diǎn)。

3、基于FPGA的GPIB控制器使用的FPGA可以擴(kuò)展PCI/PCIe總線，用來掛載其他PCI/PCIe接口芯片或者設(shè)備，也可以擴(kuò)展出其他總線，連接單片機(jī)、DSP等，從而實(shí)現(xiàn)更加豐富的應(yīng)用。傳統(tǒng)的GPIB控制器無法做到這一點(diǎn)。

4、基于FPGA的GPIB控制器使用Verilog硬件描述語言實(shí)現(xiàn)控制邏輯。該控制邏輯可以根據(jù)用戶需求靈活裁剪或者擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)板卡功能的靈活剪裁或擴(kuò)展。傳統(tǒng)的GPIB控制器無法做到這一點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型原理框圖。

圖2為本實(shí)用新型的FPGA內(nèi)Verilog程序的邏輯框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1示出了本實(shí)用新型的原理框圖。基于FPGA的GPIB控制器包括FPGA、GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器和GPIB控制總線驅(qū)動器。

基于FPGA的GPIB控制器用于PCI/PCIe總線與GPIB總線之間的轉(zhuǎn)換，同時進(jìn)行相應(yīng)的GPIB總線控制功能，GPIB總線控制功能符合IEEE488.2相應(yīng)的規(guī)范。

基于FPGA的GPIB控制器的設(shè)計是一個系統(tǒng)的、軟硬件結(jié)合的全面解決測試的方案。需要解決的主要問題是實(shí)現(xiàn)PCI/PCIe總線數(shù)據(jù)與GPIB總線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的GPIB總線控制功能。本實(shí)用新型中，F(xiàn)PGA控制邏輯設(shè)計是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。FPGA采用PCI軟核或者PCIe硬核實(shí)現(xiàn)主機(jī)和FPGA之間的物理數(shù)據(jù)傳輸。控制邏輯將主機(jī)傳過來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GPIB總線能夠識別的數(shù)據(jù)，并按照指定格式發(fā)送到GPIB總線；當(dāng)接收到GPIB總線的數(shù)據(jù)時，控制邏輯將其轉(zhuǎn)換成PCI/PCIe能識別的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給主機(jī)。

GPIB控制總線驅(qū)動器與GPIB數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器都是做GPIB總線信號驅(qū)動使用。

圖2示出了本實(shí)用新型的FPGA內(nèi)Verilog程序的邏輯框圖，也即控制邏輯的結(jié)構(gòu)框圖。控制邏輯主要包括三個部分，即：與GPIB母線通信的功能邏輯接口電路，數(shù)據(jù)通道以及與PCI/PCIe接口的讀寫控制電路。

與GPIB母線通信的子系統(tǒng)設(shè)計，即IEEE-488.2狀態(tài)機(jī)設(shè)計，是本實(shí)用新型中控制邏輯設(shè)計的重點(diǎn)。狀態(tài)機(jī)主要由聽功能、講功能、受方掛鉤功能、源方掛鉤功能、器件觸發(fā)功能、遠(yuǎn)地/本地功能和器件清除等功能組成。