【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)換的結(jié)果為16位，為了節(jié)省FIFO空間和最大效率的利用總線，將FIFO設(shè)置為32位寬，即一個(gè)存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)兩個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果，計(jì)算機(jī)每次可以讀取兩個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果；中斷發(fā)送子模塊，根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)置的FIFO中斷Level，滿足條件后在中斷屏蔽位開(kāi)啟前提下向計(jì)算機(jī)申請(qǐng)中斷，通知計(jì)算機(jī)讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果；CPCI總線讀寫操作子模塊，通過(guò)與CPCI總線單元的電氣信號(hào)的時(shí)序配合，實(shí)現(xiàn)DMA和總線Target從設(shè)備讀寫數(shù)據(jù)兩種方式，完成計(jì)算機(jī)對(duì)AD模塊配置信息的下發(fā)和AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。其中，所述的DA轉(zhuǎn)換模塊，其組成包括：一DA轉(zhuǎn)換子模塊、一DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩存RAM和一CPCI總線寫操作子模塊。DA轉(zhuǎn)換子模塊，完成數(shù)模轉(zhuǎn)換過(guò)程；DA轉(zhuǎn)換緩存RAM，是在FPGA內(nèi)部開(kāi)辟的大小為2K16bit存儲(chǔ)空間，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)下發(fā)的DA轉(zhuǎn)換數(shù)字量；CPCI總線寫操作子模塊，通過(guò)與CPCI總線單元的電氣信號(hào)的時(shí)序配合，通過(guò)DMA和總線Target從設(shè)備寫數(shù)據(jù)兩種方式，完成計(jì)算機(jī)對(duì)DA模塊配置信息的下發(fā)和DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。其中，該阻抗控制電路板板卡為3U Eurocard外型，尺寸為160mm100mm，采用FR4材料，6層電路板，包括一個(gè)電源層、一個(gè)地層和四個(gè)信號(hào)層，單端信號(hào)傳輸線特性阻抗為50Ω177。10Ω。該CPCI總線單元每一路CPCI總線信號(hào)都要串聯(lián)一個(gè)10Ω終端電阻，177。其中，該輔助電路單元，分為電平轉(zhuǎn)換模塊、FPGA配置模塊、CPCI總線配置模塊、復(fù)位電路模塊和外部供電調(diào)試電路五個(gè)部分：其中，電平轉(zhuǎn)換模塊分別將++，將+5V電壓轉(zhuǎn)化為+，并在所有電源轉(zhuǎn)換芯片的輸入輸出引腳都設(shè)計(jì)有去耦電容。其中，F(xiàn)PGA配置模塊具有JTAG和AS兩種配置模式，并選用EPCS16芯片作為AS模式下的EEPROM配置芯片。其中，CPCI總線配置模塊選用EEPROM芯片對(duì)CPCI總線單元進(jìn)行初始化配置，配置信息容量為22個(gè)雙字。其中，復(fù)位電路模塊選用MAX811芯片作為電路的復(fù)位芯片，為整個(gè)模塊進(jìn)行初始化操作。其中，外部供電調(diào)試模塊可以在該多功能數(shù)據(jù)采集模塊未通過(guò)CPCI總線接入計(jì)算機(jī)時(shí)對(duì)整個(gè)模塊進(jìn)行供電調(diào)試。其中，該SCSI100信號(hào)連接插座，其兩排100針插座共連接外部通信數(shù)據(jù)總線的16根模擬輸出信號(hào)線，32根模擬單端輸入信號(hào)線（或16對(duì)模擬差分輸入信號(hào)線），4根定時(shí)器輸出信號(hào)線，4根計(jì)時(shí)器輸入信號(hào)線，32根IO信號(hào)線，2根AD、DA轉(zhuǎn)換的外部觸發(fā)信號(hào)線，6根AGND地線和4根DGND地線。其中，該標(biāo)準(zhǔn)CPCI總線連接器，采用符合IEC 1076國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高密度氣密式針孔連接器。其中，該標(biāo)準(zhǔn)3U Eurocard板卡前面板，通過(guò)兩個(gè)螺釘與阻抗控制電路板連接，并帶有EMC密封圈。本發(fā)明是一種基于計(jì)算機(jī)CPCI總線的多功能數(shù)據(jù)采集模塊，其優(yōu)點(diǎn)及功效在于：數(shù)據(jù)采集精度高、通道數(shù)多、功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、可靠性高，可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大數(shù)據(jù)量的各種模擬數(shù)字信號(hào)的連續(xù)采集轉(zhuǎn)換傳輸；CPCI總線數(shù)據(jù)傳輸具有DMA功能，總線實(shí)際傳輸速率最高可達(dá)80MB/s，高速連續(xù)傳輸不丟幀；采用阻抗控制設(shè)計(jì)，信號(hào)完整性及電磁兼容性好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用方便。附圖說(shuō)明圖 1所示本發(fā)明——基于CPCI總線的多功能數(shù)據(jù)采集模塊；圖 2所示為圖1中的阻抗控制電路板的PCB分層設(shè)計(jì)圖 3所示為圖1中的SCSI100連接插座正視圖圖 4所示為圖1中的CPCI總線連接器正視圖圖 5所示為圖1中3U Eurocard 板卡前面板側(cè)視圖圖 6所示為本發(fā)明硬件整體設(shè)計(jì)框圖圖 7所示為圖6中CPCI總線單元設(shè)計(jì)原理圖圖 8所示為圖6中DA轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì)圖圖 9所示為圖6中AD轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì)圖圖10所示為圖6中定時(shí)器單元設(shè)計(jì)圖圖11所示為圖6中計(jì)數(shù)器單元設(shè)計(jì)圖圖12所示為圖6中通用IO單元設(shè)計(jì)圖圖13所示為圖6中輔助電路設(shè)計(jì)圖圖14所示為圖13中FPGA配置模塊端口定義圖15所示為本發(fā)明中FPGA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)原理框圖圖16所示為AD芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的時(shí)序圖圖17所示為讀取AD芯片轉(zhuǎn)換結(jié)果的時(shí)序圖圖18a、b所示為CPCI總線讀取數(shù)據(jù)時(shí)Local局部總線讀操作時(shí)序圖圖19所示為DA芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)序圖圖20 a、b所示為CPCI總線寫數(shù)據(jù)時(shí)Local局部總線寫操作時(shí)序圖圖21所示為定時(shí)器模塊工作時(shí)序圖圖22所示為計(jì)數(shù)器模塊工作時(shí)序圖圖23所示為通用IO模塊工作時(shí)序圖圖中具體標(biāo)號(hào)如下：101阻抗控制電路板 102若干電子元器件 103 SCSI100信號(hào)連接插座 104 CPCI總線連接器105 3U Eurocard板卡前面板 501 連接螺釘502 前面板固定鉗 601 FPGA單元602 CPCI總線單元 603 DA轉(zhuǎn)換單元604 AD轉(zhuǎn)換單元 605定時(shí)器單元606 計(jì)數(shù)器單元 607 通用IO單元608 輔助電路單元 701 CPCI總線端 702 Local局部總線端 1301電平轉(zhuǎn)換模塊 1302 FPGA配置模塊 1303 CPCI總線配置模塊 1304復(fù)位電路模塊 1305外部供電調(diào)試模塊1401 FPGA芯片JTAG配置端口定義 1402 FPGA芯片AS配置端口定義1201 AD轉(zhuǎn)換模塊模塊 1202 DA轉(zhuǎn)換模塊模塊1203 定時(shí)器模塊 1204 計(jì)數(shù)器模塊1205 通用IO模塊 1206 AD轉(zhuǎn)換子模塊1207數(shù)據(jù)緩存FIFO子模塊 1208 AD中斷發(fā)送子模塊1209 CPCI總線讀操作子模塊 1210 DA轉(zhuǎn)換子模塊 1211 數(shù)據(jù)緩存RAM子模塊 1212 CPCI總線寫操作子模塊1213 定時(shí)器輸出子模塊 1214 定時(shí)器中斷發(fā)送子模塊1215 計(jì)數(shù)器輸出子模塊 1216 計(jì)數(shù)器中斷發(fā)送子模塊1401從模式單周期讀操作時(shí)序 1402 DMA讀操作時(shí)序 1601從模式單周期寫操作時(shí)序 1602 DMA寫操作時(shí)序 具體實(shí)施方式本發(fā)明硬件包括一阻抗控制電路板10一若干電子元器件10一SCSI100信號(hào)連接插座10一標(biāo)準(zhǔn)CPCI總線連接器10一標(biāo)準(zhǔn)3U Eurocard板卡前面板105。本發(fā)明還包括FPGA邏輯功能的開(kāi)發(fā)，以及各種配置信息的設(shè)定，最終實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換、DA轉(zhuǎn)換，IO控制，定時(shí)器控制和計(jì)數(shù)器控制以及CPCI總線操作。所述阻抗控制電路板101采用標(biāo)準(zhǔn)Eurocard機(jī)械結(jié)構(gòu)，3U外型，板卡尺寸為160mm100mm。所述阻抗控制電路板101采用標(biāo)準(zhǔn)FR4材料制板，6層PCB設(shè)計(jì)，第一層(L1)為信號(hào)層1，第二層(L2)為地層，第三層(L3)為信號(hào)層2，第四層(L4)為信號(hào)層3，第五層(L5)為電源層，第六層(L6)為信號(hào)層4，各板層厚度如下表1所示。表1對(duì)于所述阻抗控制電路板101上信號(hào)層信號(hào)層信號(hào)層3和信號(hào)層4的所有信號(hào)走線，其單端阻抗均為50Ω177。10Ω。所述SCSI100信號(hào)連接插座103，具有兩排100個(gè)彎針引腳，焊接在所述阻抗控制電路板101左側(cè)邊緣處，用于連接外部設(shè)備的各種數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)。表2所述外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)在物理電氣上有90根信號(hào)線和10根DGND地線。在90根信號(hào)線中，其中16根為為模擬輸出信號(hào)線AO0~ AO15，32根為單端模擬輸入信號(hào)線AD_S0~ AD_S31（或16對(duì)差分模擬輸入信號(hào)線Dp0~ Dn15），4根為定時(shí)器輸出信號(hào)線T0~T3，4根為計(jì)數(shù)器輸入信號(hào)線C0~C3，32根為通用IO信號(hào)線IO0~IO31，2根為AD、DA轉(zhuǎn)換的外部觸發(fā)信號(hào)線TRIGGERTRIGGER2。全部數(shù)據(jù)信號(hào)線都經(jīng)過(guò)SCSI100信號(hào)連接插座與外部設(shè)備互聯(lián)。SCSI100信號(hào)連接插座103接口定義如表2所示。所述CPCI總線連接器104采用符合IEC1076國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高密度氣密式針孔連接器，引腳間距2mm，具有7列，25行引腳排布。所述CPCI總線連接器104焊接在所述阻抗控制電路板101的右下方邊緣。CPCI總線連接器104引腳定義如下表3所示。表3 所述3U ，前面板105帶有EMC密封圈以降低電磁干擾。前面板105通過(guò)2個(gè)連接螺釘501