一種基于fpga的通用人機(jī)接口裝置的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于通訊設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于工業(yè)控制終端、工業(yè)測(cè)控終端的人機(jī)接口裝置，尤其是一種基于FPGA的通用人機(jī)接口裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著電子技術(shù)的日益進(jìn)步和普及，配備有人機(jī)接口(HMI)裝置的終端設(shè)備越來越多的出現(xiàn)在人們的日常生活中及工業(yè)控制領(lǐng)域，如銀行的ATM終端、立體車庫操控終端、入戶電表顯控終端、智能配電設(shè)備測(cè)控終端、數(shù)控機(jī)床控制終端等。通過這些裝配有人機(jī)接口裝置的終端設(shè)備，極大的便利了人們的生活和工作，提升了生活質(zhì)量，提高了工作效率。
[0003]目前都是針對(duì)特定用途專門研發(fā)相關(guān)人機(jī)接口裝置以滿足人機(jī)交互使用，很難做到具備通用性的人機(jī)接口裝置，其關(guān)鍵問題就是各種外設(shè)接口各異、操作方式和接口控制信號(hào)不盡相同，要想做到通用就必須考慮如何解決接口兼容、多種接口信號(hào)均可控的問題。
[0004]近年來由于FPGA芯片簡單易用、可擴(kuò)展性強(qiáng)、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、易于采購維護(hù)，被越來越廣泛的應(yīng)用于各種電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)領(lǐng)域。構(gòu)建基于FPGA的具有一定通用性的人機(jī)接口裝置可以極大的提高人機(jī)接口裝置的通用性、操作性，便于修理維護(hù)，提高效率，降低成本。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于FPGA的通用人機(jī)接口裝置。本實(shí)用新型具有一定通用性，接口可擴(kuò)展，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)簡易靈活，采用通用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)，針對(duì)不同應(yīng)用需求稍作適配即可靈活應(yīng)對(duì)，具備成本低廉、操作簡單、通用性強(qiáng)、適應(yīng)面廣等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制終端、工業(yè)測(cè)控終端進(jìn)行人機(jī)交互。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]—種基于FPGA的通用人機(jī)接口裝置，包括帶有FPGA芯片和LED燈的控制板，以及均與控制板上的FPGA芯片相交互的MCU、IXD液晶顯示屏、鍵盤和按鍵；FPGA芯片用于與MCU信號(hào)交互、產(chǎn)生LED燈控信號(hào)、鍵盤和按鍵信號(hào)的掃描檢測(cè)以及控制LCD液晶顯示屏。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
[0009]控制板包括第一 FPGA芯片、第二 FPGA芯片、總線收發(fā)器、鎖存器、時(shí)鐘、緩沖器、隔離器、接插件以及LED燈；第一 FPGA芯片通過緩沖器分別與按鍵和鍵盤相連，通過鎖存器與LED燈相連；第一 FPGA芯片與第二 FPGA芯片相交互，第二 FPGA芯片與IXD液晶顯示屏相連。
[0010]系統(tǒng)地址總線、數(shù)據(jù)總線以及控制信號(hào)經(jīng)總線收發(fā)器后傳輸?shù)降谝?FPGA芯片中，經(jīng)第一 FPGA芯片譯碼、緩存操作產(chǎn)生燈控信號(hào)、串口調(diào)試收發(fā)信號(hào)；MCU控制第一 FPGA芯片監(jiān)測(cè)觸摸鍵盤信號(hào)和按鍵信號(hào)的狀態(tài)，并將狀態(tài)信息返回給系統(tǒng)MCU。
[0011]第二 FPGA芯片通過系統(tǒng)總線信號(hào)與第一 FPGA芯片產(chǎn)生的片選及控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)LCD液晶顯示屏的使能信號(hào)、片選信號(hào)、讀/寫信號(hào)以及寄存器控制信號(hào)時(shí)序的產(chǎn)生，完成對(duì)LCD液晶顯示屏的上電配置以及讀/寫操作。
[0012]控制板通過第一連接器與MCU相連，通過第二連接器與與IXD液晶顯示屏相連，通過第三連接器與鍵盤相連，通過第四連接器與按鍵相連。
[0013]第一連接器、第二連接器、第三連接器以及第四連接器均通過電纜與MCU、IXD液晶顯示屏、鍵盤以及按鍵相連。
[0014]第一連接器、第二連接器、第三連接器以及第四連接器采用能夠與不同組件接口適配的連接器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]本實(shí)用新型設(shè)置帶有FPGA芯片的控制板，將MCU、IXD液晶顯示屏、鍵盤和按鍵與控制板中的FPGA芯片相連，F(xiàn)PGA芯片用于與MCU信號(hào)交互、產(chǎn)生LED燈控信號(hào)、鍵盤和按鍵信號(hào)的掃描檢測(cè)以及控制LCD液晶顯示屏；本實(shí)用新型采用常見FPGA芯片實(shí)現(xiàn)，相較搭建硬件電路實(shí)現(xiàn)更為靈活通用，接口可適配、功能可裁剪、結(jié)構(gòu)可靈活布局，可根據(jù)具體應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用場(chǎng)合，選配LCD液晶顯示屏、觸摸鍵盤、按鍵。
【【附圖說明】】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能框圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)物理連接示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型控制板上FPGA原理框圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中的人機(jī)接口裝置面板示意圖；
[0021]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中的人機(jī)接口裝置控制板FPGA功能框圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0023]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)際制作結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實(shí)施例。
[0024]參見圖1至圖3，本實(shí)用新型由控制板、IXD液晶顯示屏、觸摸按鍵及連接電纜組成?？砂惭b于各種工業(yè)控制終端、工業(yè)測(cè)控終端的面板上，完成終端與外界的信息交互?？刂瓢逋ㄟ^連接電纜將系統(tǒng)總線信號(hào)及控制信號(hào)接入，用兩片F(xiàn)PGA芯片協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生LED燈控信號(hào)、按鍵操作掃描、鍵盤操作控制、液晶顯示控制、串行口調(diào)試功能。
[0025]如圖2系統(tǒng)物理連接示意圖所示，本實(shí)用新型對(duì)外有4條連接電纜，分別連接MCU、LCD液晶顯示屏、觸摸鍵盤以及按鍵?？刂瓢迳显O(shè)置第一連接器、第二連接器、第三連接器以及第四連接器。使用時(shí)第一電纜I的一端與控制板上第一連接器連接，另一端與用戶提供的MCU接口連接完成與MCU系統(tǒng)總線的交互；第二連接器通過第二電纜2與IXD液晶顯示屏接口連接；第三連接器通過第三電纜3與觸摸鍵盤接口連接；第四連接器通過第四電纜4與按鍵接口連接。第一電纜I與MCU連接一端的第一連接器可根據(jù)不同應(yīng)用要求靈活定制，第二電纜2與IXD液晶顯示屏連接一端的第二連接器可根據(jù)所選用的IXD液晶顯示屏進(jìn)行適配，第三電纜3與觸摸鍵盤連接一端的第三連接器可根據(jù)所選用的觸摸鍵盤進(jìn)行適配，第四電纜4與連接一端的第四連接器可根據(jù)所選用的按鍵要求進(jìn)行適配。本實(shí)用新型還可根據(jù)具體應(yīng)用靈活剪裁，在某些簡單應(yīng)用場(chǎng)合可定制是否保留與觸摸鍵盤和按鍵的連接接口。
[0026]LED燈安裝于控制板上。根據(jù)應(yīng)用需求可對(duì)LCD液晶顯示屏、觸摸鍵盤、按鍵的安裝位置安裝方式靈活布局。
[0027]本實(shí)用新型在上電MCU初始化完成后，檢測(cè)控制系統(tǒng)分配給人機(jī)接口裝置的片選地址有效，通過裝置面板上安裝的LED燈控信號(hào)給出指示，此時(shí)操作者可進(jìn)行按鍵操作、觸摸鍵盤操作。通過按鍵操作可對(duì)裝置進(jìn)行啟動(dòng)、重啟、復(fù)位、串口調(diào)試功能，或根據(jù)具體應(yīng)用對(duì)按鍵進(jìn)行重定義。MCU上電掃描觸摸鍵盤是否有信號(hào)被觸發(fā)，若有被觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)裝置返回?cái)?shù)據(jù)判斷裝置當(dāng)前狀態(tài)，對(duì)裝置請(qǐng)求作出相應(yīng)響應(yīng)，發(fā)出對(duì)應(yīng)操作命令。裝