接口的B插槽；子板各模塊所需的電壓信號(hào)都是通過(guò)通用接口模塊由主板的電源模塊提供的，主板的FPGA芯片通過(guò)主板的通用接口 一或者主板的通用接口二的B插槽同時(shí)與兩塊子板的FPGA芯片連接并實(shí)現(xiàn)通信，其中主板的FPGA與每一塊子板的FPGA之間的通信鏈路有20路數(shù)據(jù)傳輸通道，并在固件層面對(duì)這20路通道的信號(hào)進(jìn)行定義，分別是時(shí)鐘信號(hào)位CLK、讀控制位RD、寫(xiě)控制位WR、地址使能位ADS這四種控制信號(hào)，3位狀態(tài)位、5位地址位以及8位數(shù)據(jù)位；同時(shí)主板的電源模塊通過(guò)主板的通用接口一或者主板的通用接口二的B插槽向子板提供1.2V、2.5V、3.3V、5V、+12V和-12V的電壓信號(hào)；所述的主板的外部接口為SCSI 68針的90度母頭接口，與外圍設(shè)備互聯(lián)，主板的通用接口一的A插槽和通用接口二的A插槽分別有24路信號(hào)通道和主板的外部接口連接； 主板和子板之間按照該通用接口模塊的通信協(xié)議進(jìn)行通信: (1)首先，連接在主板上的功能子板將自身的工作狀態(tài)反饋給主板的FPGA芯片，從而使主板識(shí)別該子板對(duì)應(yīng)的功能屬性，子板通過(guò)通用接口模塊上定義的3位狀態(tài)位進(jìn)行子板狀態(tài)反饋，3位狀態(tài)位最多可以定義8種不同的狀態(tài)，000表示主板的該通用接口上沒(méi)有連接子板，001至111表示7種不同的功能子板，即主板最多可以識(shí)別7種不同的功能子板； (2)步驟(I)完成以后，主板FPGA將主板的通用接口一和主板的通用接口二的地址使能位ADS均置低電平，上位機(jī)給主板發(fā)出指令，主板獲得8位的地址，該地址的最高位為O表示選通主板的通用接口一所連接的子板，該地址的最高位為I表示選通主板的通用接口二所連接的子板；該地址從最高位開(kāi)始第2位和第3位的組合表示選通子板的類(lèi)別，共有00、01、10、11四種；從第4位到第8位的組合通過(guò)主板的通用接口一或者主板的通用接口二的5位地址位通道傳給子板，用于選擇子板的FPGA所定義的寄存器，最多可以在子板的FPGA定義32個(gè)不同地址的寄存器，這些寄存器用于存放子板的功能模塊從外圍設(shè)別采集的信號(hào)，或者存放主板通過(guò)通用接口一或者通用接口二的8位數(shù)據(jù)通道傳給子板的數(shù)據(jù)； (3)步驟(2)完成以后，主板的FPGA芯片根據(jù)上位機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行判斷，如果沒(méi)有新的指令，則返回到(I);如果上位機(jī)傳達(dá)新的指令，即對(duì)選通的子板的功能模塊進(jìn)行具體的操作，此時(shí)主板處于等待狀態(tài)，被選通的子板則進(jìn)入步驟(4); (4)主板的FPGA根據(jù)上位機(jī)的指令進(jìn)行判斷，如果是讀操作，則主板的FPGA通過(guò)通用接口模塊將選通的子板對(duì)應(yīng)的讀控制位RD置低電平，被選通的子板將功能模塊采集的信號(hào)以8比特為一個(gè)單位，存儲(chǔ)在(2)中定義的32個(gè)寄存器內(nèi)，然后子板的FPGA根據(jù)(2)中主板傳給子板的5位地址尋找到對(duì)應(yīng)地址的寄存器，將該寄存器中存儲(chǔ)的8比特的信號(hào)通過(guò)通用接口模塊的8位數(shù)據(jù)位通道將信號(hào)并行地傳給主板的FPGA，處理后上傳給上位機(jī)；如果是寫(xiě)操作，則主板的FPGA通過(guò)通用接口模塊將選通的子板對(duì)應(yīng)的寫(xiě)控制位WR置低電平，然后將上位機(jī)需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)以8比特二進(jìn)制數(shù)的形式通過(guò)通用接口模塊的8位數(shù)據(jù)位通道將數(shù)據(jù)并行地傳給子板的FPGA，子板的FPGA根據(jù)(2)中主板傳給子板的5位地址尋找到對(duì)應(yīng)地址的寄存器，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在(2)中定義的32個(gè)寄存器內(nèi)，并根據(jù)需要傳給子板的功能模塊，進(jìn)行處理和輸出； (5)步驟(4)完成以后，一個(gè)操作周期結(jié)束，又返回(I)進(jìn)行下一個(gè)操作周期。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CPCI多功能采集控制裝置的通用接口模塊，其特征在于:所述的主板的通用接口一的A插槽的40路管腳中，I號(hào)、4號(hào)、7號(hào)、10號(hào)、13號(hào)、16號(hào)、19號(hào)、20號(hào)、21號(hào)、24號(hào)、27號(hào)、30號(hào)、33號(hào)、36號(hào)、39號(hào)、和40號(hào)管腳為GND，其他24路管腳為信號(hào)位，與外部接口連接；所述的主板的通用接口二的A插槽的40路管腳中，I號(hào)、4號(hào)、7號(hào)、10號(hào)、13號(hào)、16號(hào)、19號(hào)、20號(hào)、21號(hào)、24號(hào)、27號(hào)、30號(hào)、33號(hào)、36號(hào)、39號(hào)、和40號(hào)管腳為GND，其他24路管腳為信號(hào)位，與外部接口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CPCI多功能采集控制裝置的通用接口模塊，其特征在于:所述的主板的通用接口一的B插槽的40路管腳中，4號(hào)、8號(hào)、11號(hào)、14號(hào)、16號(hào)、18號(hào)、20號(hào)、24號(hào)、28號(hào)、31號(hào)、34號(hào)、36號(hào)、38號(hào)、40號(hào)管腳為GND，15號(hào)管腳為3.3V電壓、17號(hào)管腳為2.5V電壓、19號(hào)管腳為1.2V電壓、35號(hào)管腳為+12V電壓、37號(hào)管腳為-12V電壓、39號(hào)管腳為5V電壓，I號(hào)管腳為時(shí)鐘信號(hào)位CLK、2號(hào)管腳為讀控制位RD、3號(hào)管腳為寫(xiě)控制位WR、5號(hào)管腳為地址使能位ADS，6號(hào)、7號(hào)和9號(hào)管腳為狀態(tài)位，10號(hào)、12號(hào)、13號(hào)、21號(hào)、22號(hào)管腳為5位地址位，23號(hào)、25號(hào)、26號(hào)、27號(hào)、29號(hào)、30號(hào)、32號(hào)、33號(hào)管腳為8位地址位；所述的主板的通用接口二的B插槽的40路管腳中，4號(hào)、8號(hào)、11號(hào)、14號(hào)、16號(hào)、18號(hào)、20號(hào)、24號(hào)、28號(hào)、31號(hào)、34號(hào)、36號(hào)、38號(hào)、40號(hào)管腳為GND，15號(hào)管腳為3.3V電壓、17號(hào)管腳為2.5V電壓、19號(hào)管腳為1.2V電壓、35號(hào)管腳為+12V電壓、37號(hào)管腳為-12V電壓、39號(hào)管腳為5V電壓，I號(hào)管腳為時(shí)鐘信號(hào)位CLK、2號(hào)管腳為讀控制位RD、3號(hào)管腳為寫(xiě)控制位WR、5號(hào)管腳為地址使能位ADS，6號(hào)、7號(hào)和9號(hào)管腳為狀態(tài)位，10號(hào)、12號(hào)、13號(hào)、21號(hào)、22號(hào)管腳為5位地址位，23號(hào)、25號(hào)、26號(hào)、27號(hào)、29號(hào)、30號(hào)、32號(hào)、33號(hào)管腳為8位地址位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CPCI多功能采集控制裝置的通用接口模塊，其特征在于:所述的子板的通用接口的A插槽的40路管腳中，I號(hào)、4號(hào)、7號(hào)、10號(hào)、13號(hào)、16號(hào)、19號(hào)、20號(hào)、21號(hào)、24號(hào)、27號(hào)、30號(hào)、33號(hào)、36號(hào)、39號(hào)、和40號(hào)管腳為GND，其他24路管腳為信號(hào)位，與外部接口連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于CPCI多功能采集控制裝置的通用接口模塊，其特征在于:所述的子板的通用接口的B插槽的40路管腳中，4號(hào)、8號(hào)、11號(hào)、14號(hào)、16號(hào)、18號(hào)、20號(hào)、24號(hào)、28號(hào)、31號(hào)、34號(hào)、36號(hào)、38號(hào)、40號(hào)管腳為GND，15號(hào)管腳為3.3V電壓、17號(hào)管腳為2.5V電壓、19號(hào)管腳為1.2V電壓、35號(hào)管腳為+12V電壓、37號(hào)管腳為-12V電壓、39號(hào)管腳為5V電壓，I號(hào)管腳為時(shí)鐘信號(hào)位CLK、2號(hào)管腳為讀控制位RD、3號(hào)管腳為寫(xiě)控制位WR、5號(hào)管腳為地址使能位ADS，6號(hào)、7號(hào)和9號(hào)管腳為狀態(tài)位，10號(hào)、12號(hào)、13號(hào)、21號(hào)、22號(hào)管腳為5位地址位，23號(hào)、25號(hào)、26號(hào)、27號(hào)、29號(hào)、30號(hào)、32號(hào)、33號(hào)管腳為8位地址位。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于CPCI多功能采集控制裝置的通用接口模塊。該模塊建立在基于CPCI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的多功能采集控制裝置的主板硬件和固件保持穩(wěn)定的前提下，通過(guò)一種適用于CPCI多功能采集控制裝置的通用接口模塊定義統(tǒng)一的硬件連接標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，使得基于不同需求設(shè)計(jì)的功能子板符合統(tǒng)一的硬件和固件標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)多種不同功能的子板在主板上同時(shí)工作。
【IPC分類(lèi)】G05B19/042
【公開(kāi)號(hào)】CN104965468
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510399042
【發(fā)明人】陳積明, 王天馳, 史治國(guó)
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日