一種多功能通信接口數(shù)據(jù)診斷及信號驅(qū)動卡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字控制領(lǐng)域，尤其涉及一種多功能通信接口數(shù)據(jù)診斷及信號驅(qū)動卡。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字控制領(lǐng)域的產(chǎn)品構(gòu)成包括數(shù)字系統(tǒng)控制設(shè)備、現(xiàn)場儀器儀表、傳感器和數(shù)字10采集驅(qū)動單元。基于RS485接口的串行通信技術(shù)以及并行數(shù)據(jù)總線通信技術(shù)在數(shù)字控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，常用的串行通信技術(shù)有Prof iBus，MVB、WTB、UART等，另外，大部分控制器及存儲器等芯片都需要用到并行數(shù)據(jù)總線通信技術(shù)。在研發(fā)及工業(yè)現(xiàn)場，診斷數(shù)字系統(tǒng)控制設(shè)備出現(xiàn)的各種問題時，目前只能采用單一功能、單一通信、不可編程的偵測儀器。對使用了 Profibus、UART以及MVB等多種串行通信總線的控制設(shè)備進行檢測時，就需要使用多種不同監(jiān)聽儀器，進而導(dǎo)致檢測效率大大下降。同時，在數(shù)字系統(tǒng)控制設(shè)備的研發(fā)階段對并行總線通信的數(shù)據(jù)診斷主要采用邏輯分析儀，邏輯分析儀價格昂貴，體積笨重，且難用。數(shù)字控制系統(tǒng)還涉及到數(shù)字10量、模擬10量等信號量，對于這些信號量的正常采集和輸出正常與否以及與數(shù)字系統(tǒng)控制設(shè)備相連的儀器儀表、傳感器和數(shù)字10驅(qū)動單元正常與否，目前只能采用多個不同功能的設(shè)備或儀器診斷上述接口功能。目前缺少一種能同時診斷串行總線、并行總線、數(shù)字10量、模擬10量的多功能可編程儀器。
[0003]中國專利CN202435421公開了一種多功能HART通信接口，包括通信接口底板和數(shù)字板卡，通信接口底板包括通信接口模塊、電源模塊和HART通信通道，數(shù)字板卡為邏輯芯片電路板卡或者帶有MCU微處理器的數(shù)字板卡，HART現(xiàn)場設(shè)備通過HART通信通道將數(shù)據(jù)送入數(shù)字板卡進行數(shù)據(jù)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換后通過通信接口模塊與主站連接，電源模塊為通信接口底板上模塊提供所需電源。具有不同的主站通信物理接口，能方便地更換為RS232、RS485、USB、藍(lán)牙中的任一種，具有很大的物理接口選擇靈活性;實現(xiàn)多種主站協(xié)議和HART現(xiàn)場總線的無縫連接，使HART現(xiàn)場設(shè)備能夠更加方便的接入現(xiàn)有主站系統(tǒng)；內(nèi)建完整的HART主站數(shù)據(jù)鏈路層，能兼容于所有HART現(xiàn)場設(shè)備。所述通信接口的缺點是，不能同時具有診斷串行總線、并行總線、數(shù)字10量、模擬10量的多種功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種多功能通信接口數(shù)據(jù)診斷及信號驅(qū)動卡，包括DSP(數(shù)字信號處理)電路、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)電路、ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)電路、DAC(數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)電路、Prof ibus(現(xiàn)場總線)控制器電路、RS485接口電路、數(shù)字量10接口電路、并行總線接口電路;其中，所述DSP電路與所述FPGA電路相連，用于進行數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)處理、協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析及構(gòu)造;所述FPGA電路與所述ADC電路、DAC電路、數(shù)字量10接口電路、并行總線接口電路相連，所述FPGA電路與RS485接口電路直接相連，或者所述FPGA電路通過所述Profibus控制器電路與RS485接口電路間接相連，用于進行邏輯處理、串行數(shù)據(jù)同步拆解并進行并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字10量寄存處理和協(xié)議實現(xiàn)，同時控制信號用于顯示工作狀態(tài)。
[0005]進一步的，所述DSP電路包括時鐘電路、JTAG(聯(lián)合測試行動組)電路和LED燈控制電路。
[0006]進一步的，所述FPGA電路包括時鐘電路、JTAG電路、芯片配置電路和LED燈顯示電路。
[0007]進一步的，所述RS485接口電路使用的RS485收發(fā)器是帶隔離功能的ADM2483，在差分線入口端添加ESD及浪涌防護電路。
[0008]進一步的，所述數(shù)字10接口電路使用HCP-0661進行光電隔離，包括數(shù)字量輸入接口電路及數(shù)字量輸出接口電路。
[0009]進一步的，所述并行總線接口電路是FPGA電路的10口線的引出，在引出的10口線上串聯(lián)進行信號傳輸相匹配的電阻，通過對FPGA電路進行編程來確定10 口線的輸入輸出方向。
[0010]進一步的，所述ADC電路包括基準(zhǔn)源電路及AD轉(zhuǎn)換器。通過SPI通信口將數(shù)據(jù)與FPGA電路進行通信，采用光耦與FPGA電路進行連接。
[0011]進一步的，所述DAC電路包括基準(zhǔn)源電路及DA轉(zhuǎn)換器。數(shù)字接口為SPI接口，采用光耦與FPGA電路進行連接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0013]1.本發(fā)明集成了數(shù)字控制工業(yè)現(xiàn)場使用到的大部分通信接口及10電路接口，并且結(jié)構(gòu)簡單、多功能、可編程，使用本發(fā)明對現(xiàn)場儀表設(shè)備及系統(tǒng)的相應(yīng)功能進行診斷檢測，便攜尚效易用；
[0014]2.本發(fā)明還適用于基于DSP的數(shù)字信號處理調(diào)試以及基于FPGA電路的各種協(xié)議的仿真、調(diào)試、開發(fā)。
[0015]3.本發(fā)明涉及數(shù)字控制領(lǐng)域，不僅能對RS4 8 5為物理層的現(xiàn)場總線如ΜVB、Profibus、各類并行總線的數(shù)據(jù)實現(xiàn)偵聽分析，還能產(chǎn)生儀表、通信、自動控制系統(tǒng)用的任意波形信號及數(shù)字量10信號。
【附圖說明】
[0016]圖1多功能通信接口數(shù)據(jù)診斷及信號驅(qū)動卡的功能框圖；
具體實施例
[0017]實施例1
[0018]本發(fā)明提供一種多功能通信接口數(shù)據(jù)診斷及信號驅(qū)動卡，包括DSP電路、FPGA電路、ADC電路、DAC電路、Profibus控制器電路、RS485接口電路、數(shù)字量10接口電路、并行總線接口電路;其中，
[0019]所述DSP電路與所述FPGA電路相連，用于進行數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)處理、協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析及構(gòu)造;它是可編程、可反復(fù)燒錄的，且能與上位機通過RS232接口電路進行數(shù)據(jù)交互，便于實現(xiàn)人機界面接口，同時根據(jù)需要控制相應(yīng)的LED燈顯示，方便觀察。
[0020]所述FPGA電路與所述ADC電路、DAC電路、數(shù)字量10接口電路、并行總線接口電路相連，通過所述Profibus控制器電路與RS485接口電路相連，用于進行邏輯處理、串行數(shù)據(jù)同步拆解并進行并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字10量寄存處理和協(xié)議實現(xiàn)，同時控制信號用于顯示工作狀態(tài);所述FPGA電路包括時鐘電路、JTAG電路、芯片配置電路以及LED燈顯示電路，支持在線可編程及邏輯顯示功能，其中JTAG電路帶防護設(shè)計，以防止浪涌和靜電對于JTAG口引腳的沖擊，F(xiàn)PGA器件選用Altera公司的Cyclone III系列的EP3C40F484I7LFPGA電路使用Signal Tap軟件，能實現(xiàn)接口的檢測和診斷，同時，也能將FPGA電路設(shè)置為協(xié)處理器，將接口輸入數(shù)據(jù)通過并行總線傳送到DSP電路，在DSP電路中進行數(shù)據(jù)診斷和分析，相應(yīng)接口功能情況能在卡上用LED燈指示出來。
[0021]所述RS485接口電路能用作物理層為RS485的任何差分串行總線接口，比如Profibus、MVB、WTB、UART等，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議在FPGA電路中根據(jù)需要進行實現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理能夠在DSP電路中實現(xiàn)，也能夠根據(jù)需要就在FPGA電路中做數(shù)據(jù)分析及問題診斷，所述卡的RS485接口電路使用的RS485收發(fā)器是帶隔離功能的ADM2483，無需再額外增加光耦芯片，能減小RS485接口電路的空間，同時在差分線入口端添加ESD及浪涌防護電路，增加電路的可靠性和可用性。
[0022]所述數(shù)字10接口電路既能作為輸入數(shù)字量信號的采集口，也能作為數(shù)字量輸出口，能根據(jù)需要通過FPGA電路進行編程實現(xiàn)。
[0023]所述Profibus控制器電路包括時鐘電路以及并行總線接口電平轉(zhuǎn)換及阻抗匹配電路。所述Profibus控制器電路能根據(jù)