一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡
阅读：773发布：2024-01-18
专利汇可以提供一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于PCIE总线 接口 的试验机采集控制板卡，属于试验机采集控制系统领域，一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡，包括线路板，所述线路板上设有FPGA芯片，所述FPGA芯片位于线路板中心，所述FPGA芯片属于控制采集系统的中心，所述线路板上设有PCIE桥接芯片，所述线路板的后端设有JTAG接口和AS接口，所述线路板的上端设有AD芯片，所述FPGA芯片通过一路模拟放大 电路 与DA芯片连接，所述FPGA芯片通过 串联 电路与PCIE桥接芯片连接，新型控制采集板卡与计算机之间的数据传输速度更快，各部分功能的的处理速度得到很大提升。，下面是一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡专利的具体信息内容。
1.一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡，包括线路板(1)，其特征在于：所述线路板(1)上设有FPGA芯片(2)，所述FPGA芯片(2)位于线路板(1)中心，所述FPGA芯片(2)属于控制采集系统的中心，所述线路板(1)上设有PCIE桥接芯片(3)，所述线路板(1)的后端设有JTAG接口(4)和AS接口(5)，所述线路板(1)的上端设有AD芯片(6)，所述FPGA芯片(2)通过一路模拟放大电路与DA芯片(20)连接，所述FPGA芯片(2)通过串联电路与PCIE桥接芯片(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡，其特征在于：
所述线路板(1)上设有隔离电压模块，隔离电压模块为隔离电压芯片(7)，通过串联电路与PCIE桥接芯片(3)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡，其特征在于：
所述PCIE桥接芯片(3)通过串联电路与计算机PCIE总线插槽(8)连接，PCIE桥接芯片(3)与计算机PCIE总线插槽(8)通过接线连接。
一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡
技术领域
[0001] 本实用新型涉及试验机采集控制系统领域，更具体地说，涉及一种基于 PCIE总线接口的试验机采集控制板卡。
背景技术
[0003] 现如今电液伺服万能试验机多为计算机控制，试验过程控制精确且试验数据便于生成曲线分析处理，计算机作为上位机，通过总线接口控制采集板卡进行控制和试验数据采集，现如今的计算机控制采集板卡多为PCI总线接口方式，采用该接口的控制采集板卡有以下缺点：
[0004] PCI总线为老式计算机外围接口，现如今计算机外围总线多为PCIE类型的接口，PCI接口总线正逐步淘汰，市面上带有PCI接口的计算机越来越少。而新式计算机总线接口多为PCIE类型；
[0005] PCI总线为共享并行总线类型，数据最大速度为133Mbps.而PCIE总线为独立串行总线结构,最小的PCIEx1总线接口就可到达250Mbps的速度。PCIE 总线相比PCI总线传输速度更快；
[0006] 为适应计算机技术的发展，本实用新型为基于PCIE总线接口，满足计算机对试验机采集和控制的要求。实用新型内容
[0007] 1.要解决的技术问题
[0008] 针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于PCIE 总线接口的试验机采集控制板卡，本实用新型为PCIE总线接口，符合当今主流计算机的配置和发展，PCIE为新式总线接口，相较于老式PCI总线接口传输速度更快，因而本实用新型控制采集板卡与计算机之间的数据传输速度更快，本实用新型各部分功能模块满足试验机控制采集系统的需求，板卡采用 FPGA芯片对各模块进行控制和采集，得益于FPGA芯片的高速和并行处理能力，各部分功能的的处理速度得到很大提升。
[0009] 2.技术方案
[0010] 为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
[0011] 一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡，包括线路板，所述线路板上设有FPGA芯片，所述FPGA芯片位于线路板中心，所述FPGA芯片属于控制采集系统的中心，所述线路板上设有PCIE桥接芯片，所述线路板的后端设有JTAG接口和AS接口，所述线路板的上端设有AD芯片，所述FPGA芯片通过一路模拟放大电路与DA芯片连接，所述FPGA芯片通过串联电路与PCIE桥接芯片连接，本实用新型为PCIE总线接口，符合当今主流计算机的配置和发展，PCIE为新式总线接口，相较于老式PCI总线接口传输速度更快，因而本实用新型控制采集板卡与计算机之间的数据传输速度更快，本实用新型各部分功能模块满足试验机控制采集系统的需求，板卡采用FPGA芯片对各模块进行控制和采集，得益于FPGA芯片的高速和并行处理能力，各部分功能的的处理速度得到很大提升。
[0013] 进一步的，所述PCIE桥接芯片通过串联电路与计算机PCIE总线插槽连接，PCIE桥接芯片与计算机PCIE总线插槽通过接线连接，可将编码后的内容传递给计算机。
[0014] 3.有益效果
[0015] 相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
[0016] (1)本实用新型为PCIE总线接口，符合当今主流计算机的配置和发展， PCIE为新式总线接口，相较于老式PCI总线接口传输速度更快，因而本实用新型控制采集板卡与计算机之间的数据传输速度更快，本实用新型各部分功能模块满足试验机控制采集系统的需求，板卡采用FPGA芯片对各模块进行控制和采集，得益于FPGA芯片的高速和并行处理能力，各部分功能的的处理速度得到很大提升。
[0017] (2)线路板上设有隔离电压模块，隔离电压模块为隔离电压芯片，通过串联电路与PCIE桥接芯片连接，可对系统模块进行电压隔离。
[0019] 图1为本实用新型的线路板系统控制模块布局图；
[0020] 图2为本实用新型的线路板内部系统互连和功能框图。
[0021] 图中标号说明：
[0022] 1线路板、2FPGA芯片、20DA芯片、3PCIE桥接芯片、4JTAG接口、5 AS接口、6AD芯片、7隔离电压芯片、8计算机PCIE总线插槽。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0026] 实施例1：
[0027] 请参阅图1-2，一种基于PCIE总线接口的试验机采集控制板卡，包括线路板1，线路板1上设有FPGA芯片2，FPGA芯片2位于线路板1中心，FPGA 芯片2属于控制采集系统的中心，线路板1上设有PCIE桥接芯片3，线路板 1的后端设有JTAG接口4和AS接口5，线路板1的上端设有AD芯片6，FPGA 芯片2通过一路模拟放大电路与DA芯片20连接，FPGA芯片2通过串联电路与PCIE桥接芯片3连接。
[0028] 请参阅图1-2，线路板1上设有隔离电压模块，隔离电压模块为隔离电压芯片7，通过串联电路与PCIE桥接芯片3连接，可对系统模块进行电压隔离， PCIE桥接芯片3通过串联电路与计算机PCIE总线插槽8连接，PCIE桥接芯片3与计算机PCIE总线插槽8通过接线连接，可将编码后的内容传递给计算机。
[0029] 图1与图2内其他系统模块与电路模块未做标记，其中J1为第一路应变桥式传感器接口，J2为第二路应变桥式传感器接口，J3包含四路数字量输入接口、四路数字量输出接口、第一路编码器输入接口、一路PWM输出接口、一路DA模拟量输出接口，该控制采集板卡满足试验机系统控制和采集的需求，板卡上各部分接口布局如图1所示；
[0030] 该控制采集板卡提供两路模拟量输入接口，如附图1中J1接口(DB9类型) 和J2接口(IDC10类型)所示，该两路模拟量输入接口可用来连接试验机系统上的负荷力值传感器、油压传感器和应变式引伸计等桥式传感器，附图1 中J3接口为DB25类型，该接口提供了四路数字量输入、四路数字量输出、一路高速编码器输入，一路PWM高速脉冲输出，一路模拟量输出接口，四路数字量输入接口可用来连接试验机上的限位开关，按钮输入等信号，四路数字量输出接口通过外置驱动电路板后可驱动小型继电器，液压电磁阀等电气件，一路高速编码器输入用来连接试验机上的旋转编码或光栅尺，用来采集试验机的位移信号，一路PWM高速脉冲输出接口为连接伺服电机驱动器，通过调整发送脉冲数的频率调节伺服电机的转速，一路模拟量输出接口可提供 -10V到+10V的模拟量电压输出，可用来驱动试验机上电压信号类型的电液伺服阀，附图1中的J4接口为另一路高速脉冲输入接口，可用来连接试验机上的大变形等测量装置，附图1中的J5接口为SSI信号接口，可用来连接试验机上SSI信号类型的传感器，比如用于测量位移的SSI信号接口的磁致伸缩位移传感器；
[0031] 该控制采集板卡插在计算机PCIE总线插槽8中，计算机通过该控制采集板卡提供的驱动程序来完成采集板卡的安装，上位机软件通过该控制采集板卡提供的动态链接库接口函数来完成试验的过程控制和数据采集，该控制采集板卡内部系统互连和功能框图如附图2所示；
[0032] 该控制采集板卡的控制中心为FPGA芯片2，FPGA处于控制采集的中心，一方面接收PCIE桥接芯片3的命令对各功能模块进行控制和采集，另一方面将处理后的数据传递给PCIE桥接芯片3，PCIE桥接芯片3完成计算机和FPGA 之间的数据发送和接收，FPGA全称为现场可编程逻辑门阵列，与各部分功能电路为并行处理和采集，并且数据处理为硬件级结构，处理速度极快；
[0033] 两路模拟量输入信号先通过AD放大电路进行信号放大处理，然后传入AD 芯片6进行AD转换，FPGA通过SPI总线与AD芯片6进行数据传输，一方面对AD芯片6进行初始化处理，另一方面实时接收AD之后的数值，同时FPGA 根据需要对AD之后的数值进行滤波处理。
[0034] 一路模拟量输出为FPGA芯片2将计算机发送的模拟量数值传递给DA芯片20，DA芯片20之后通过模拟量放大输出电路输出-10V到+10V的模拟信号；
[0035] 四路数字量输入为信号先通过光耦芯片进行光电隔离，以提高信号的抗干扰性，然后FPGA芯片2接收光耦芯片的输入信号转为数字量输入，四路数字量输出为FPGA通过控制光耦芯片的输出，然后连接差分电压芯片输出四路差分信号；
[0037] 一路PWM输出为FPGA芯片2通过计算机发出的命令，将信号通过高速光耦进行光电隔离，然后通过差分芯片将PWM脉冲信号进行差分输出，SSI信号采集模块为通过差分芯片对信号进行处理，然后传递给FPGA，FPGA芯片2根据信号的时序逻辑进行解码，转成实际的数字量，然后通过PCIE桥接芯片3 传递给计算机；
[0038] 现如今计算机主板扩展接口多为PCIE总线类型，老式的PCI接口的计算机越来越少，市面上除工控机外很难买到，本实用新型为PCIE总线接口，符合当今主流计算机的配置和发展；
[0039] PCIE为新式总线接口，相较于老式PCI总线接口传输速度更快，因而本实用新型控制采集板卡与计算机之间的数据传输速度更快；
[0040] 本实用新型各部分功能模块满足试验机控制采集系统的需求，板卡采用 FPGA芯片2对各模块进行控制和采集，得益于FPGA芯片2的高速和并行处理能力，各部分功能的的处理速度得到很大提升。
[0041] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
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