[发明专利]一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置

说明书

本发明公开了一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置，该装置包括模拟量输出装置、主控单元、PCI接口通信装置以及上位机；PCI接口通信装置通过主控单元实现与模拟量输出装置的连接；模拟量输出装置通过信号放大电路与外部被控单元进行连接，实现模拟量输出控制；上位机与PCI接口通信装置采用PCI协议进行数据传输，控制输出模拟量的值。本发明采用PCI通信接口，支持高速率输出控制，输出的模拟量具有16位高精度且有高压摆率，可以实现精准且高速的控制，同时具有8路可控模拟量输出、4路数字输入、4路数字输出，可以满足工业控制领域的精确且复杂要求。

技术领域

本发明涉及工业测控领域数据采集及控制装置，尤其涉及基于PCI接口的模拟量输出控制装置。

背景技术

在目前的工业测控领域中，存在对高精度的仪器设备按照一定的算法进行实时控制的需求，即输出数字和模拟信号去控制外部应用系统，同时各种传感器信号作为数字输入反馈到工业控制计算机，用于更新控制系统的状态。

目前在工业控制计算机上最通用的通信接口是外设部件互连标准(PeripheralComponent Interconnection简称PCI)总线接口。工业测控领域中非常常用的一种控制方案就是，工业控制计算机通过PCI接口接收外部待控制系统的数据，并通过PCI接口对外部待控制系统发送控制指令，实现高速精密的控制。

然而，目前基于PCI接口的模拟量输出控制装置存在着输出模拟量转换速度慢、分辨率低、与外部系统接口少、只能输出模拟信号等缺点，因此提供一种基于PCI接口的具有一定数量的数字量和模拟量输入输出接口，对控制信号处理速度快、转换精度高，能准确控制外部系统状态的模拟量输出控制装置是非常必要的，在降低成本的同时提高控制外部系统模拟量的转换速度、精度，对提升工业控制的效率具有促进作用。

发明内容

本发明针对工控机难以直接在高速环境下控制外部精密设备的问题，提出了一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于PCI接口的模拟量输出控制装置，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。

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；

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；

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；

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，模拟电源主要为数模转换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；