[发明专利]一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置

权利要求书

1.一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置，其特征在于：该装置包括模拟量输出装置、主控单元、PCI接口通信装置、电源模块、外部接口以及上位机；

所述模拟量输出装置包括若干个数模转换装置和与数模转换装置相同数量的放大电路模块；所述数模转换装置一端与放大电路模块连接，另一端直接与主控单元进行连接，接收主控单元的指令；所述放大电路模块与外部接口连接，输出模拟量信号控制外部设备；

所述主控单元是整个模拟量输出控制装置的核心控制模块，其中包括FPGA芯片以及存储器芯片两部分，用于模拟量输出装置和上位机的协同控制和时序控制，主控单元资源分为四部分，其中主控单元的一部分资源用以实现模拟量输出装置的控制，按照模拟量输出装置芯片的时序要求给其发送串行信号。另一部分资源用以实现主控单元与外部接口通过电平转换芯片的通信，实现数字信号的输入输出，主控单元还有一部分资源用来对存储器芯片进行时序控制，实现上位机中关键数据的存储和读取。同时，还有一部分资源用以实现模拟量输出装置、PCI接口通信装置和上位机的协同控制，包括上位机控制命令的接收和解析、模拟量输出装置的时序控制之间的协同；

所述PCI接口通信装置用于与上位机的通信，将上位机发出的指令发送到主控单元上，主控单元根据指令对模拟量输出装置进行控制。PCI接口通信装置包括存储器芯片、PCI接口芯片以及PCI总线，三者依次连接。所述PCI接口芯片用于实现PCI总线协议的解析和处理，所述存储器芯片中保存PCI总线协议程序，所述PCI总线与上位机连接，实现主控单元与上位机之间的数据交互；

所述电源模块包括数字电源和模拟电源两部分，为模拟量输出控制装置供电，所述数字电源为数字信号传输部分供电，包括主控单元、数字输入输出接口部分以及PCI接口通信装置的供电，模拟电源主要为模拟量输出装置以及放大电路模块供电，分为两部分的电源模块供电使得模拟量与数字量之间互不干扰，提高信号输出质量；

所述外部接口上分布了外部设备连接的输入输出接口，具有若干路模拟量输出接口，若干路数字输入接口、若干路数字输出接口，用于与外部设备的连接；

所述上位机用于发送的控制信号以及需要传输的数据信号至PCI接口通信装置，经过主控单元的解析，与主控单元配合实现模拟量和数字量信号的输出以及部分数字量信号的存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置，其特征在于：所述主控单元采用Xilinx公司的SPARTAN3系列的FPGA芯片XC3S50TQ144，采用AS配置模式，即主动串行配置模式进行硬件配置，配置采用的PROM芯片为Xilinx公司的XCF01S芯片，同时保留JTAG接口用于调试，主时钟频率为8MHz；主控单元上电后处于待机状态，直到接收到上位机下发的输出开始控制命令，然后根据控制命令配置输出参数并启动输出控制时序，控制模拟量输出装置进行信号输出。

3.根据权利要求1所述的一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置，其特征在于：所述模拟量输出装置包括8个数模转换装置、8个放大电路模块，所有数模转换装置均采用PCM56U芯片，实现16位高精度模拟量输出；所有放大电路模块均采用TLV172轨到轨运算放大芯片，搭建为反向放大器，按照比例实现±10V电压输出。

4.根据权利要求1所述的一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置，其特征在于：所述PCI接口通信装置包括存储器芯片、PCI接口芯片、PCI总线，存储器芯片采用型号为93LC46的EEPROM芯片，PCI接口芯片采用PLX公司的PCI9052接口芯片，PCI接口通信装置一端与主控单元连接，另一端与PCI总线连接。PCI总线符合PCI总线协议，PCI总线一端与PCI接口芯片相连接，另一端插在计算机主板内的任一PCI插槽中。