[实用新型]基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器

说明书

技术领域

    本实用新型涉及高压电源系统控制领域，具体涉及一种基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器。

背景技术

    在基于PSM技术的高压电源系统控制领域，对于PSM模块的开关控制一般采用具有运算功能的处理器配置数字量输入输出板卡来实现，其缺点是依赖于计算机操作系统和板卡的软件设计，软件设计主要涉及底层板卡驱动和应用软件两个部分，当软件设计复杂且设计通道过多而采用多块板卡时，定时控制精度、多通道同步性以及响应速度等性能指标都不能可靠保证。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器，设计通道达200路，从提高定时控制精度、响应速度等各项性能指标出发，实现一套具有一定通用性的多通道高精度脉冲控制设备。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器，其特征在于：包括有FPGA，FPGA上设有数字量输出通道、数字量输入通道，FPGA连接有串口通信模块、时钟模块、数模转换模块、模数转换模块，所述的FPGA内部编制有脉冲控制器电路，所述的脉冲控制器电路包括有主控制器、Uart，Uart通过Avalon总线与主控制器连接，主控制器内置有控制器状态机、收发状态机，收发状态机与控制器状态机、RAM连接，RAM连接两个计数器寄存器，两个计数器寄存器分别与数字量输出通道、数字量输入通道连接。

所述的一种基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器，其特征在于：所述的FPGA还可以连接设置数个模拟量输入、输出通道。

所述的一种基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器，其特征在于：所述的主控制器内部还包括有电源运行状态机。

所述的一种基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器，其特征在于：所述的串口通信模块采用RS232电路。

数字量输出（DO）通道可用于控制外部设备，根据需要以一定的时序逻辑和组合逻辑实现快速的开关控制，数字量输入（DI）通道用于接收外部数字量，参与逻辑联锁控制，可以起到状态监视和快速保护的双重作用。

    本实用新型的有益效果：

1、容量大，通道多，可以满足不同应用场合的各种要求；

2、定时精度高，两路之间定时误差最大10nS；

3、响应速度快，响应时间小于2uS，可以满足微妙级快速保护的要求；

4、操作方便，通过上位机软件将所需的工作参数预先通过RS232传送至FPGA的寄存器与RAM中，随后脉冲控制器将按照外部的触发指令根据相应工作参数执行多通道脉冲输出控制。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为FPGA内部的逻辑结构示意图。

具体实施方式

如图1、2，一种基于FPGA的多通道高精度脉冲控制器，包括有FPGA 1，FPGA 1上设有数字量输出通道2、数字量输入通道3，FPGA 1连接有串口通信模块4、时钟模块5、数模转换模块6、模数转换模块7，FPGA 1内部编制有脉冲控制器电路，脉冲控制器电路包括有主控制器8、Uart 9，Uart 9通过Avalon总线与主控制器8连接，主控制器8内置有控制器状态机10、收发状态机11，收发状态机11与控制器状态机10、RAM 12连接，RAM 12连接两个计数器寄存器13，两个计数器寄存器13分别与数字量输出通道2、数字量输入通道3连接。

FPGA 1还可以需要根据连接设置数个模拟量输入、输出通道。主控制器8内部还包括有电源运行状态机14。串口通信模块4采用RS232电路。

FPGA 1内部通过编制控制器电路来实现对DI、DO的控制，当上位机向FPGA 1中发送数据时，由Uart 9接收上位机发送的数据，并将其存储到数据缓存中。当一个字节接收完毕后，Uart 9将接收到的字节传输到主控制器8中，通过主控制器8中设计的收发状态机11判断所要写入RAM 12里面的数据并将其分别存储在其中。当收到外部触发信号以后，主控制器8将RAM 12内部的数据按照地址分别传输到相应的通道号的计数器寄存器13，当计数器为零时马上寻址到下一个地址，从而依次实现定通道号定时的DO量输出，同理主控制器8将扫描各个DI的状态信息并将其传送到RAM 12内部进行存储，通过串口通信模块4发送到上位机进行实时状态显示。