【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于CPLD和MCU领域的多功能接口
电路板。【背景技术】
[0002] 随着社会不断向前进步和发展，伴随对
电子产品的智能化和信息化的要求越来越高，使得电子产品的智能化发展直接向PCB板提出更加高要求。由于智能化的电子产品不断走向轻、薄，短，小化的目标，必然迫使设置于PCB板上的元器件的高集程成度的迅速发展和组装技术的快速进步。由于元器件的高集成度化和组装技术进步，必然使得PCB板的高
密度化发展。电路板的集中设计必会带来电磁兼容问题。若电磁兼容性在电路板存在问题，则必然影响电路板的
信号完整性以及电源完整性，甚至有可能干扰电路板的正常运行。【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的技术目的是为了解决上述
现有技术存在的问题而提供一种可以避免因电磁兼容性干扰电路的信息完整性，以及干扰电路板正常运行的多功能接口电路板。
[0004] 为了实现上述技术问题，本实用新型所提供一种多功能接口电路板，其包括串口通信模
块，轴
角解算模块，板级BIT模块，上位机，LED数码管，以及电路板主体；所述的串口通信模块，轴角解算模块，板级BIT模块分别镶嵌于电路板主体内部；所述的上位机和LED数码管分别与电路板主体相互连接，所述的串口通信模块分别与伺服控制系统，摄像机模块相互连接，所述的轴角解算模块分别与旋转
变压器，激磁电路相互连接的。
[0005] 进一步限定，所述摄像机模块包括可见光摄像机，红外摄像机，激光测距机。
[0006] 进一步限定，所述串口通信模块设有4路RS422接口，所述的轴角解算模块设有
模拟信号接口，所述板级BIT模块设有
LED灯接口，数码管接口。
[0007] 进一步限定，所述轴角解算模块包括双速
旋转变压器，与双速旋转变压器连接的激磁信号，以及分别与双速旋转变压器、激磁信号连接的多功能接口板；所述双速旋转变压器是由不同极对数的
定子和
转子构成。
[0008] 进一步限定，电路板主体包括主
控制器，通信电路，以及CPLD电路。
[0009] 本实用新型的有益效果：因所述的串口通信模块，轴角解算模块，板级BIT 模块分别镶嵌于电路板主体内部；所述的上位机和LED数码管分别与电路板主体相互连接，所述的串口通信模块分别与伺服控制系统，摄像机模块相互连接，所述的轴角解算模块分别与旋转变压器，激磁电路相互连接，而构成接口电路板，该接口电路板能够实现了接口板与其它的用户的数据交换，具有较强的通用性，并通过
软件模块完成EMI仿真，分析了接口板的EMI
辐射，根据仿真的结果对电路板做了优化设计，减少电路板的
电磁干扰问题，提升了产品的电磁兼容性。从而达到避免因电磁兼容性干扰电路的新完整性以及电路板正常运行。
[0010] 下面结合
附图和
实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型多功能接口电路板的方框示意图；
[0012] 图2是本实用新型多功能接口电路板的原理图；
[0013] 图3是本实用新型
主控制器的电路图。【具体实施方式】
[0014] 为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0015] 请参考图1至图3所示，下面结合实施例说明一种多功能接口电路板，其包括串口通信模块，轴角解算模块，板级BIT模块，上位机，LED数码管，以及电路板主体。所述的串口通信模块，轴角解算模块，板级BIT模块分别镶嵌于电路板主体内部；所述的上位机和LED数码管分别与电路板主体相互连接，所述的串口通信模块分别与伺服控制系统，摄像机模块相互连接，所述的轴角解算模块分别与旋转变压器，激磁电路相互连接的。
[0016] 所述串口通信模块设有4路RS422接口，所述的轴角解算模块设有模拟信号接口，所述板级BIT模块设有LED灯接口，数码管接口。所述的串口通信模块主要负责上位机发送的控制指令，解析后将控制指令发送给设置于串口通信模块内部的
传感器，伺服控制系统，并完成所述传感器的上电，通信控制，伺服模式控制和系统自检信息采集，同时要接收传感器和伺服系统的状态信息，并回送到上位机，所述串口通信模块上各个接口采用RS422异步串口通信总线，采用差分传输方式，具有很强的信号干扰性。所述摄像机模块包括可见光摄像机，红外摄像机，激光测距机。
[0017] 所述轴角解算模块包括双速旋转变压器，与双速旋转变压器连接的激磁信号，以及分别与双速旋转变压器、激磁信号连接的多功能接口板；所述双速旋转变压器是由不同极对数的定子和转子构成。所述双速旋转变压器是一种
电磁感应式传感器。在激磁信号提供的励磁
电压作用下，转子绕组作为双速旋转变压器的副边通过电磁耦合输出包含角度位移信息的正余弦模拟电压信号，旋转变压器作为光电伺服控制系统闭环反馈
位置角度码值主要器件在机载，舰载和陆用平台应用。多功能接口板中的轴角解算模块接收旋转变压器输出的模拟电压信号，以及激磁电源输出的400HZ的参考电压后，经过粗精组合和
硬件实现输出与TTL电平兼容的并行
数字量，从而完成对光电转台角度的计算。
[0018] 所述板级BIT模块是指系统内部提供的检测诊断或隔离故障的自动测试能
力的模块，它能有效地改善系统的测试性和诊断能力，可降低外接设备的平均修复时间，对设备的维护维修来说，能迅速
定位故障。板级BIT模块对外接设备可靠性、
稳定性和可维护性设计意义重大，直接影响设备的实际使用。在多功能接口电路板中板级BIT模块是对系统中关键器件状态监测，对故障现象进行定位。通过板级BIT模块调试人员可提高工作效率，外场维护人员能快速定位故障。在板级BIT模块中，首先对电路板故障类别进行分类：底层故障、接口故障。例如：在底层故障中，供电电源部分是否稳定可用LED指示灯显示。硬件主架构芯片中MCU电路用过自检灯进行显示，CPLD部分通过自检
波形显示于指示灯来完成。对于接口故障，实现方法是由MCU对接口故障进行编码，例如定义int Bit_info＝0x0000代表无故障出现，该编码显示于数码管中，当Bit_info＝0x0001时代表与上位机发送故障，Bit_info＝0x0003 代表与上位机发送、接收故障、以此类推。
[0019] 所述电路板主体包括主控制器，通信电路，以及CPLD电路。所述主控制器是由主处理器构成，所述的主处理器采用型号为STC89C58RD的
单片机，该芯片为以8051为
内核的芯片，内部含Flash E2prom
存储器，芯片内部程序存储空间的大小为32KB。所述的STC89C58RD的单片机上P0接口作为与CPLD 和
通信接口模块的地址和数据复用端口，通过该端口接收上位机的数据指令。所述单片机是由C语言构成。
[0020] 所述的CPLD电路是采用了Altera公司的型号EPM7192SQI160的芯片构成，在CPLD模块中以硬件描述语言VHDL为平台所完成的主要功能为： 1.轴角采集电路接口扩展：方位向、
俯仰向轴角模块输出两路16位二进制
数字信号先接入CPLD，CPLD再根据MCU发送的采集信号周期性采集轴角数据，并以8位数据格式存储为方位高8位、方位低8位、俯仰高8 位、俯仰低8位。2.与MCU及通信电路接口控制：在单片机和通信电路中共同复用单片机的P0口做为地址数据复用端口，其执行的功能是对单片机给出P0口为
地址码时，CPLD对地址码进行译码，然后选通对应于 CPLD内部的数据以及串口扩展芯片的片选信号，对各个通道的寄存器进行
修改。3.数码管扫描电路：输入为两位的拨码
开关，输出为4段数码管。对拨码开关的不同状态，数码管分别显示方位轴角数据、俯仰轴角数据、板级BIT接口故障代码。
[0021] 所述通信电路使用四通道异步收发器ST16C554D对单片机的并行口进行扩展为4个串口，能对各个串口进行波特率、字长和奇偶校验配置。在实际应用配置中，四路串口分别对应于三路传感器和伺服系统。型号为 STC89C58RD的单片机的P0接口与STC16C554D的数据口连在一起，同时还连接在CPLD上。由于P0接口是数据地址复用线，16C554的地址线是连接在CPLD上，片选信号也是连接在CPLD上，单片机只需对P0接口进行读写操作，CPLD对不同地址进行解码后就能对16C554的地址线和片选线进行操作，从而完成芯片通道设置和数据选择串口。接口芯片采用MAX490 芯片，配置成RS422标准传输，实现全双工传输通信协议标准。
[0022] 电源完整性谐振问题主要通过两个途径解决，一是安装合适的去耦电容，二是优化PCB的叠层设计及布局布线。在高速PCB电路板工作速率低于400 MHz时，通过合理的选用去耦电容，有助于减小电源完整性问题。系统速率更高时，去耦电容作用减小。可以通过优化PCB层间距设计及布局布线同样可以解决电源完整性问题。通过改变叠层的间距，通过仿真证明该方法的有效性。通过改变叠层的厚度，减小电路板主体的厚度或
铜厚后即可。
[0023] 基于CPLD和MCU的多功能接口电路板，实现了上位机与稳像伺服系统、各
单体的数据交换，具备读取光电转塔方位俯仰的轴角输出值、自检信息等功能，电路板具有开发成本低、通用性强、检测效率高等特点。另外，通过日本NEC 公司的EMI模块对该电路板进行了EMI检测，并提出EMI优化策略，通过对优化后的板子重新仿真，PCB板上的信号完整性、电源完整性、电磁干扰和PCB 板的EMC问题得到了改善，同时能有效降低科研成本、缩短项目研制周期。
[0024] 综上所述，因所述的串口通信模块，轴角解算模块，板级BIT模块分别镶嵌于电路板主体内部；所述的上位机和LED数码管分别与电路板主体相互连接，所述的串口通信模块分别与伺服控制系统，摄像机模块相互连接，所述的轴角解算模块分别与双速旋转变压器，激磁电路相互连接，而构成接口电路板，该接口电路板能够实现了接口板与其它的用户的数据交换，具有较强的通用性，并通过
软件模块完成EMI仿真，分析了接口板的EMI辐射，根据仿真的结果对电路板做了优化设计，减少电路板的电磁干扰问题，提升了产品的电磁兼容性。从而达到避免因电磁兼容性干扰电路的新完整性以及电路板正常运行。
[0025] 以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。
