[发明专利]一种基于CPCI的模拟量采集控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于CPCI的模拟量采集控制系统，其特征在于：该采集控制系统包括FPGA、FPGA配置电路、电源模块、热插拔电路、AD转换电路、DA转换电路以及PCI总线；

所述的FPGA包括系统时钟生成模块、Nios II嵌入式软核处理器、AVALON总线及各类接口IP核；

所述的各类接口IP核包括PCI IP核、AD控制IP核和DA控制IP核，PCI IP核、AD控制IP核和DA控制IP核上均带有AVALON总线接口；

DA转换电路中包括滤波电路；

所述的系统时钟生成模块用于接收板载晶振时钟，并对接收到的板载晶振时钟分频或倍频后生成多路工作时钟，多路工作时钟中的第一路作为PCIIP核的工作时钟；多路工作时钟中的第二路作为AD控制IP核的工作时钟，多路工作时钟中的第三路作为DA控制IP核的工作时钟；多路工作时钟中的第四路作为NiosII嵌入式软核处理器的工作时钟；

AD控制IP核在该第二路工作时钟的频率下采集AD转换电路中的电压数据，并将采集到的电压数据进行数据有效性判别，如果判别结果为数据有效，则将采集到的电压数据通过AVALON总线传输至Nios II嵌入式软核处理器，如果判别结果为无效数据，则剔除该电压数据后进行下一次采集；

所述的Nios II嵌入式软核处理器将接收到的电压数据依次通过AVALON总线、PCIIP核以及PCI总线传输至CPCI控制器；CPCI控制器根据接收到的电压数据输出相应的控制信号，CPCI控制器再将得到的控制信号依次通过PCI总线、PCI IP核以及AVALON总线传输至NiosII嵌入式软核处理器，NiosII嵌入式软核处理器再将接收到的控制信号进行数字量化后输出给DA控制IP核；

DA控制IP核将接收到的数字量化后的控制信号传输至DA转换电路，DA转换电路对接收到的数字量化后的控制信号进行DA转换并滤波后输出电流信号；

所述的电源模块用于给FPGA、FPGA配置电路、热插拔电路、AD转换电路及DA转换电路供电；

所述的FPGA配置电路用于提供FPGA上电启动过程中所需要的相应控制信号及程序搬移；

基于CPCI的模拟量采集控制系统进行采集控制的方法，步骤包括：

(1)CPCI控制器发起模拟量采集指令集，模拟量采集指令集依次由PCI总线、PCI IP核以及AVALON总线传输至Nios II嵌入式软核处理器，Nios II嵌入式软核处理器将此模拟量采集指令集通过本地译码操作后，发送至AD控制IP核；

(2)AD控制IP核依据模拟量采集指令集采集AD转换电路的转换结果；

(3)AD控制IP核将采集到的AD转换电路的转换结果依次通过Nios II嵌入式软核处理器、AVALON总线、PCI IP核、PCI总线最终传输至CPCI控制器；

(4)CPCI控制器根据接收到的AD转换结果，输出对应的控制信号，控制信号依次通过PCI总线、PCI IP核以及AVALON总线传输至Nios II嵌入式软核处理器；

(5)NiosII嵌入式软核处理器将接收到的控制信号通过本地译码操作后，发送至DA控制IP核；

(6)DA控制IP核控制DA转换电路依据控制信号开始DA转换，DA转换完成后，DA转换电路将DA转换完成信号输出给DA控制IP核，DA控制IP核将DA转换完成信号通过Nios II嵌入式软核处理器、AVALON总线、PCI IP核、PCI总线最终传输至CPCI控制器，完成CPCI的模拟量采集控制。