[实用新型]一种多功能通信接口数据诊断及信号驱动卡

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字控制领域，尤其涉及一种多功能通信接口数据诊断及信号驱动卡。

背景技术

数字控制领域的产品构成包括数字系统控制设备、现场仪器仪表、传感器和数字IO采集驱动单元。基于RS485接口的串行通信技术以及并行数据总线通信技术在数字控制领域有着广泛的应用，常用的串行通信技术有ProfiBus，MVB、WTB、UART等，另外，大部分控制器及存储器等芯片都需要用到并行数据总线通信技术。在研发及工业现场，诊断数字系统控制设备出现的各种问题时，目前只能采用单一功能、单一通信、不可编程的侦测仪器。对使用了Profibus、UART以及MVB等多种串行通信总线的控制设备进行检测时，就需要使用多种不同监听仪器，进而导致检测效率大大下降。同时，在数字系统控制设备的研发阶段对并行总线通信的数据诊断主要采用逻辑分析仪，逻辑分析仪价格昂贵，体积笨重，且难用。数字控制系统还涉及到数字IO量、模拟IO量等信号量，对于这些信号量的正常采集和输出正常与否以及与数字系统控制设备相连的仪器仪表、传感器和数字IO驱动单元正常与否，目前只能采用多个不同功能的设备或仪器诊断上述接口功能。目前缺少一种能同时诊断串行总线、并行总线、数字IO量、模拟IO量的多功能可编程仪器。

中国专利CN202435421公开了一种多功能HART通信接口，包括通信接口底板和数字板卡，通信接口底板包括通信接口模块、电源模块和HART通信通道，数字板卡为逻辑芯片电路板卡或者带有MCU微处理器的数字板卡，HART现场设备通过HART通信通道将数据送入数字板卡进行数据处理和协议转换后通过通信接口模块与主站连接，电源模块为通信接口底板上模块提供所需电源。具有不同的主站通信物理接口，能方便地更换为RS232、RS485、USB、蓝牙中的任一种，具有很大的物理接口选择灵活性；实现多种主站协议和HART现场总线的无缝连接，使HART现场设备能够更加方便的接入现有主站系统；内建完整的HART主站数据链路层，能兼容于所有HART现场设备。所述通信接口的缺点是，不能同时具有诊断串行总线、并行总线、数字IO量、模拟IO量的多种功能。

实用新型内容

本实用新型提供一种多功能通信接口数据诊断及信号驱动卡，包括DSP(数字信号处理)电路、FPGA(现场可编程门阵列)电路、ADC(模拟数字转换器)电路、DAC(数字模拟转换器)电路、Profibus(现场总线)控制器电路、RS485接口电路、数字量IO接口电路、并行总线接口电路；其中，所述DSP电路与所述FPGA电路相连，用于进行数字信号处理、数据处理、协议数据结构分析及构造；所述FPGA电路与所述ADC电路、DAC电路、数字量IO接口电路、并行总线接口电路相连，所述FPGA电路与RS485接口电路直接相连，或者所述FPGA电路通过所述Profibus控制器电路与RS485接口电路间接相连，用于进行逻辑处理、串行数据同步拆解并进行并行数据转换、数字IO量寄存处理和协议实现，同时控制信号用于显示工作状态。

进一步的，所述DSP电路包括时钟电路、JTAG(联合测试行动组)电路和LED灯控制电路。

进一步的，所述FPGA电路包括时钟电路、JTAG电路、芯片配置电路和LED灯显示电路。

进一步的，所述RS485接口电路使用的RS485收发器是带隔离功能的ADM2483，在差分线入口端添加ESD及浪涌防护电路。

进一步的，所述数字IO接口电路使用HCP-0661进行光电隔离，包括数字量输入接口电路及数字量输出接口电路。

进一步的，所述并行总线接口电路是FPGA电路的IO口线的引出，在引出的IO口线上串联进行信号传输相匹配的电阻，通过对FPGA电路进行编程来确定IO口线的输入输出方向。

进一步的，所述ADC电路包括基准源电路及AD转换器。通过SPI通信口将数据与FPGA电路进行通信，采用光耦与FPGA电路进行连接。

进一步的，所述DAC电路包括基准源电路及DA转换器。数字接口为SPI接口，采用光耦与FPGA电路进行连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型集成了数字控制工业现场使用到的大部分通信接口及IO电路接口，并且结构简单、多功能、可编程，使用本实用新型对现场仪表设备及系统的相应功能进行诊断检测，便携高效易用；

2.本实用新型还适用于基于DSP的数字信号处理调试以及基于FPGA电路的各种协议的仿真、调试、开发。