[发明专利]混合型智能数据采集处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，具体涉及一种混合型智能数据采集处理装置。

背景技术

数据采集在许多地方需要对各种各样的信息进行采集，如位移、温度、液位、加速度、频率等模拟量信号，也有网络、串口、1553B总线、CAN总线等数字量信号。在快速发展着的微电子、计算机、通信技术和现代测控技术的带动下，国内外的数据采集技术已经有了很大的发展。同时随着FPGA、DSP、ARM等处理器性能的提升，也带动着高速采集卡指标的不断提升。国外采集板卡的主流生产商有NI、安捷伦、Signatec、Ultaview等。在国外的公司中，NI无疑是全球测量领域的领导者。并始终致力于分析测量技术和数据采集技术的发展，不论从那个方面来衡量，都是当之无愧的全球行业领导者、业界标准的制定者。如PXIe-5186数据采集卡是NI公司推出的重磅产品，它的采样率高达12.5Gsps，带宽达到了5GHz，垂直分辨率为8bit。拥有两个通道，每个通道拥有512M的存储容量，与上位机的通信速率大于700Mb/S。但产品的采集类型集成度低，一种采集板只对应一种信号量。

因此，如何设计一种能够实现数字量和模拟量同时采集的数据采集处理装置成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种能够实现数字量和模拟量同时采集的数据采集处理装置。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混合型智能数据采集处理装置，包括：核心板模块、A/D转换模块、CAN总线接口模块、RS422串口接口模块、网络接口模块、PCI总线接口模块和电源模块，其中所述A/D转换模块、CAN总线接口模块、RS422串口接口模块、网络接口模块和PCI总线接口模块为五个信号采集处理模块并由所述核心板模块统一控制，所述五个信号采集处理模块以LRM模块为载板同时工作；

所述核心板模块包括主处理芯片DSP、片外RAM、FLASH以及CPLD，片外RAM用于提高DSP的运算处理能力，FLASH用于存储采集后的信息，其中DSP、RAM和FLASH三者之间都通过地址线和数据线两种线相连，CPLD作为主控制芯片通过I/O量信号对数据采集处理装置的其余所有芯片的片选、复位、上电时序和通道逻辑控制操作进行控制；

所述A/D转换模块包括第一电阻、电子开关、放大器、A/D转换芯片、电压基准芯片以及第一光耦；A/D转换模块用于首先通过第一电阻将4mA～20mA的电流信号转换为电压信号，以及在电源模块输出的第一电压下通过两个并联的第二电阻得到一个固定值测试电压信号，然后通过电子开关在CPLD的控制下从6路模拟量电压信号和1路所述固定值测试电压信号中选通一路后经过放大器放大、滤波，送至A/D转换芯片，最后通过A/D转换芯片将模拟量信号转换为SPI串口信号通过第一光耦隔离后与DSP通讯；

所述CAN总线接口模块包括CAN总线接口芯片和电平转换芯片，CAN总线接口芯片用于将DSP内部CAN总线控制器产生的TTL电平信号转换为CAN总线电平信号，电平转换芯片用于在CAN总线接口芯片进行电平信号转换之前将DSP提供的电平转换为CAN总线接口芯片的工作电平，且用于在串口接口芯片进行电平信号转换之前将DSP提供的电平转换为串口接口芯片的工作电平；

所述RS-422串口接口模块包括2片串口接口芯片MAX490以及4片第二光耦；其中两片串口接口芯片分别用于对DSP中的两路SCI串口信号进行电平转换，所述第二光耦用于实现RS-422串口接口模块的光电隔离；

所述网络接口模块包括网络接口芯片和变压器，其中网络接口芯片用于通过地址信号线或数据信号线与DSP进行通讯，当网络接口芯片完成信号转换后通过变压器与以太网设备进行通讯；

所述PCI总线接口模块包括PCI总线接口芯片和双口RAM；所述PCI总线接口芯片用于将PCI总线电平信号转换为本地总线电平信号，并通过双口RAM与DSP通讯，双口RAM的通讯控制由DSP和CPLD实现。

优选地，DSP工作在频率150MHz时需要的1.9V的内核电压及3.3V的I/O电压由所述电源模块提供，所述电源模块包括TPS75801、逻辑电路以及TPS75833，所述TPS75801用于输出1.9V电源，所述逻辑电路用于在TPS75801输出1.9V电源时使能TPS75833输出3.3V电源，所述TPS75833用于提供3.3V电源。