[發(fā)明專利]一種基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610050640.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105589384B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;張明帥;雷滿生;方鵬;郭旭;梁彥鋒;代少飛;周衛(wèi)成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長(zhǎng)清;胡君

1.一種基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于包括多通道輸入輸出模塊（1）以及FPGA控制模塊（2），所述多通道輸入輸出模塊（1）與所述FPGA控制模塊（2）中FPGA的多個(gè)IO接口連接，所述多通道輸入輸出模塊（1）采集多路通道的數(shù)字量輸入信號(hào)，所述FPGA控制模塊（2）通過(guò)FPGA從各個(gè)IO接口接收所述數(shù)字量輸入信號(hào)，并控制通過(guò)所述多通道輸入輸出模塊（1）輸出所需數(shù)字量信號(hào)；

所述多通道輸入輸出模塊（1）包括多路用于采集數(shù)字量輸入信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的輸入信號(hào)處理單元（11）、多路用于提供多種電壓等級(jí)數(shù)字量信號(hào)作為輸出信號(hào)的輸出信號(hào)選擇單元（12）以及具有多路IO接口的IO接口單元（13），所述輸入信號(hào)處理單元（11）、輸出信號(hào)選擇單元（12）的一端均分別與所述IO接口單元（13）連接，另一端均分別與所述FPGA控制模塊（2）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述輸出信號(hào)選擇單元（12）包括多條并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)支路，每條所述開(kāi)關(guān)支路接入一種電壓等級(jí)的數(shù)字量信號(hào)，各條所述開(kāi)關(guān)支路由所述FPGA控制模塊（2）控制閉合、斷開(kāi)以輸出對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的數(shù)字量信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)支路包括相互連接的繼電器以及繼電器驅(qū)動(dòng)單元，所述繼電器驅(qū)動(dòng)單元連接所述FPGA控制模塊（2）；所述繼電器驅(qū)動(dòng)單元包括依次連接的限流電阻、控制開(kāi)關(guān)管以及續(xù)流二極管，所述續(xù)流二極管與所述繼電器的線圈并聯(lián)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述輸入信號(hào)處理單元（11）包括接入開(kāi)關(guān)以及電壓轉(zhuǎn)換子單元（111），所述接入開(kāi)關(guān)控制接入數(shù)字量輸入信號(hào)，經(jīng)所述電壓轉(zhuǎn)換子單元（111）轉(zhuǎn)換為所需電壓信號(hào)輸出；所述電壓轉(zhuǎn)換子單元（111）包括依次連接的電阻分壓電路、光耦隔離電路以及信號(hào)調(diào)理電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述FPGA控制模塊（2）中FPGA配置有相互連接的信號(hào)采集單元以及邏輯譯碼單元，所述信號(hào)采集單元采集所述輸入信號(hào)處理單元（11）輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)所述邏輯譯碼單元進(jìn)行譯碼后，輸出對(duì)應(yīng)其中一種電壓等級(jí)數(shù)字量信號(hào)的譯碼信號(hào)至所述輸出信號(hào)選擇單元（12）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述多通道輸入輸出模塊（1）還包括通信接口單元（14），所述通信接口單元（14）與所述FPGA控制模塊（2）中FPGA的多個(gè)通信接口連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述FPGA控制模塊（2）還包括與所述通信接口單元（14）連接的以太網(wǎng)通訊單元，所述以太網(wǎng)通訊單元包括PHY芯片以及配置在FPGA中的以太網(wǎng)MAC控制器，所述PHY芯片與所述以太網(wǎng)MAC控制器連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述多通道輸入輸出模塊（1）還包括用于指示各通道輸入輸出狀態(tài)的信號(hào)指示單元（16），所述信號(hào)指示單元（16）與所述FPGA控制模塊（2）連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的基于FPGA的多通道數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于：所述多通道輸入輸出模塊（1）設(shè)置在第一電路板上，所述FPGA控制模塊（2）設(shè)置在第二電路板上，所述第二電路板安裝在所述第一電路板。