龍芯2f處理器控制及通信端口擴(kuò)展模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是計(jì)算機(jī)控制及總線端口擴(kuò)展【技術(shù)領(lǐng)域】。包括有ARM處理器：與ARM處理器連接的輸入模塊；與ARM處理器連接的輸出模塊；與ARM處理器連接的通信接口模塊；與ARM處理器連接的FPGA；與FPGA連接的PCI橋接芯片；所述PCI橋接芯片與PCI總線連接，本發(fā)明為龍芯2F處理器擴(kuò)展了模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入、頻率量輸入以及矩陣鍵盤掃描功能，擴(kuò)展了開(kāi)關(guān)量輸出、PWM輸出等輸出功能，并擴(kuò)展了CAN、1553B等通信總線功能。具有擴(kuò)展端口種類豐富、傳輸速度快、對(duì)龍芯2F處理器資源占用率低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】龍芯2F處理器控制及通信端口擴(kuò)展模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是計(jì)算機(jī)控制及總線端口擴(kuò)展【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]龍芯2F處理器是中國(guó)國(guó)產(chǎn)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一款處理器，可廣泛使用在桌面應(yīng)用環(huán)境。但在一些嵌入式控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及到軍用及其他保密需求的應(yīng)用領(lǐng)域，龍芯2F處理器由于沒(méi)有集成ADC模塊等專用功能模塊，不能直接滿足模擬量輸入、PWM生成等功能，特別是CAN總線等在控制系統(tǒng)廣泛使用的通信總線，龍芯處理器也無(wú)法直接支持，由于龍芯2F處理器的GP1端口很少，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)較大規(guī)模的矩陣鍵盤的掃描監(jiān)測(cè)。上述原因大大限制了龍芯處理器在需要某些特殊功能的一些領(lǐng)域的應(yīng)用。。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種龍芯2F處理器控制及通信端口擴(kuò)展模塊，解決龍芯處理器集成資源不足、無(wú)法在需要某些特殊功能的應(yīng)用等缺點(diǎn)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明包括有ARM處理器:
與ARM處理器連接的輸入模塊，將外界輸入的模擬量、開(kāi)關(guān)量、頻率量信號(hào)傳輸給主控制器模塊，并可實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤的掃描；
與ARM處理器連接的輸出模塊，由ARM處理器控制開(kāi)關(guān)量、PWM量的輸出，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)輸出量的負(fù)載監(jiān)測(cè)與PWM輸出電流的反饋監(jiān)測(cè)；
與ARM處理器連接的的通信接口模塊，實(shí)現(xiàn)通信接口與ARM處理器之間的數(shù)據(jù)交換；與ARM處理器連接的FPGA，在上電時(shí)通過(guò)讀取配置芯片內(nèi)的信息實(shí)現(xiàn)配置的初始化；與FPGA連接的PCI橋接芯片，將FPGA接收到的數(shù)據(jù)傳輸給PCI橋接芯片，也可將來(lái)自PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸至FPGA ；
所述PCI橋接芯片與PCI總線連接。
[0005]本發(fā)明為龍芯2F處理器擴(kuò)展了模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入、頻率量輸入以及矩陣鍵盤掃描功能，擴(kuò)展了開(kāi)關(guān)量輸出、PWM輸出等輸出功能，并擴(kuò)展了 CANU553B等通信總線功能。具有擴(kuò)展端口種類豐富、傳輸速度快、對(duì)龍芯2F處理器資源占用率低等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0007]本發(fā)明所列舉的實(shí)施例，只是用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0008]如圖1所示，本發(fā)明包括有ARM處理器，ARM處理器選用STM32F107，F(xiàn)PGA與ARM處理器連接，在FPGA芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了 FSMC總線控制邏輯，F(xiàn)PGA與ARM處理器之間可通過(guò)FSMC總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。ARM處理器擴(kuò)展了 128KB的片外SRAM存儲(chǔ)器，型號(hào)為IS62WV6416DALL，用作程序運(yùn)行的存儲(chǔ)空間，還包括:
與ARM處理器連接的輸入模塊，將外界輸入的模擬量、開(kāi)關(guān)量、頻率量信號(hào)傳輸給主控制器模塊，并可實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤的掃描；輸入模塊實(shí)現(xiàn)了 4路模擬量輸入電路，實(shí)現(xiàn)將外部輸入的0V-32V電壓型模擬輸入量適配為ARM處理器可接收的0-3.3V信號(hào)范圍；輸入部分還實(shí)現(xiàn)了 18路開(kāi)關(guān)量/頻率量復(fù)用輸入電路，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量/頻率量的復(fù)用輸入，且支持輸入信號(hào)低電平有效或高電平有效的軟件切換選擇，支持上拉/下拉的軟件切換選擇。輸入部分還實(shí)現(xiàn)了鍵盤掃描電路，可實(shí)現(xiàn)最大6X6的矩陣鍵盤的掃描監(jiān)測(cè)。輸入部分還實(shí)現(xiàn)了I路溫度監(jiān)測(cè)電路，通過(guò)加裝溫敏電阻，利用溫敏電阻分壓，ARM處理器讀取電壓值的方式，折算出當(dāng)前的溫度。
[0009]與ARM處理器連接的輸出模塊，由ARM處理器控制開(kāi)關(guān)量、PWM量的輸出，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)輸出量的負(fù)載監(jiān)測(cè)與PWM輸出電流的反饋監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)了 4路開(kāi)關(guān)量/PWM輸出，每路輸出端口支持開(kāi)關(guān)量或PWM輸出軟件切換配置；每路輸出端口設(shè)計(jì)了負(fù)載監(jiān)測(cè)電路，通過(guò)反饋電路，將輸出狀態(tài)弓丨回至ARM處理器的GP1引腳，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出端口的開(kāi)路、短路、正常等輸出狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；每路輸出端口設(shè)計(jì)了電流反饋電路，針對(duì)PWM型輸出，將輸出的電流值通過(guò)電路處理變換為電壓值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大匹配后，接入ARM處理器，由ARM處理器通過(guò)ADC讀取電壓值，再折算成電流值，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的精密跟蹤。
[0010]與ARM處理器連接的的通信接口模塊，實(shí)現(xiàn)通信接口與ARM處理器之間的數(shù)據(jù)交換；CAN總線利用了 ARM處理器集成的CAN總線協(xié)議器，在片外加裝CAN總線收發(fā)器TJA1040,實(shí)現(xiàn)CAN總線的功能；1553B總線在ARM處理器片外擴(kuò)展了 1553B協(xié)議芯片型號(hào)為BU-61580以及擴(kuò)展了收發(fā)器，型號(hào)為B-3067，實(shí)現(xiàn)1553B總線通信。
[0011]與ARM處理器連接的FPGA，F(xiàn)PGA選用EP2C5，與PCI橋接芯片之間通過(guò)Local Bus總線連接，F(xiàn)PGA芯片擴(kuò)展了配置芯片EPC1PI8，設(shè)計(jì)的邏輯部分全部保存在配置芯片中，在上電時(shí)通過(guò)讀取配置芯片內(nèi)的信息實(shí)現(xiàn)配置的初始化。
[0012]與FPGA連接的PCI橋接芯片，PCI橋接芯片選擇了 PCI9054，擴(kuò)展了 EEPROM型號(hào)為93LC56B，用來(lái)保存配置PCI總線端及Local Bus端配置信息，在基于龍芯2F處理器的系統(tǒng)上電后讀取保存，并為本擴(kuò)展模塊分配相應(yīng)的PCI總線資源。
[0013]所述PCI橋接芯片與PCI總線連接。
【權(quán)利要求】
1.龍芯2F處理器控制及通信端口擴(kuò)展模塊，包括有ARM處理器，其特征在于，還包括:與ARM處理器連接的輸入模塊，將外界輸入的模擬量、開(kāi)關(guān)量、頻率量信號(hào)傳輸給主控制器模塊，并可實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤的掃描； 與ARM處理器連接的輸出模塊，由ARM處理器控制開(kāi)關(guān)量、PWM量的輸出，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)輸出量的負(fù)載監(jiān)測(cè)與PWM輸出電流的反饋監(jiān)測(cè)； 與ARM處理器連接的的通信接口模塊，實(shí)現(xiàn)通信接口與ARM處理器之間的數(shù)據(jù)交換；與ARM處理器連接的FPGA，在上電時(shí)通過(guò)讀取配置芯片內(nèi)的信息實(shí)現(xiàn)配置的初始化；與FPGA連接的PCI橋接芯片，將FPGA接收到的數(shù)據(jù)傳輸給PCI橋接芯片，也可將來(lái)自PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸至FPGA ； 所述PCI橋接芯片與PCI總線連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104199366SQ201410473053
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】張欲保, 劉津, 曹有輝, 王晨, 楊國(guó)鋒, 邵立福, 劉飛, 莊靜偉, 陳贛 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63983部隊(duì)