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基于FLEX10K50與CPCI總線的脈沖信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2013-02-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2.2脈沖信號(hào)接口

被測(cè)脈沖信號(hào)為功率驅(qū)動(dòng)信號(hào),用于驅(qū)動(dòng)功率負(fù)載,驅(qū)動(dòng)電流通常為幾mA至幾百mA,采用集電極開路門(OC)形式輸出,通常為+12~+30 V信號(hào)。為了兼容多種信號(hào)電平,并能隔離功率型信號(hào)與普通基帶電平信號(hào),實(shí)現(xiàn)較好的電磁兼容性,本系統(tǒng)采用光電耦合器作為信號(hào)隔離與電平轉(zhuǎn)換的接口器件。

TLP121是東芝公司生產(chǎn)的光電耦合器,隔離阻抗為MΩ級(jí),其前向驅(qū)動(dòng)電流(IF)最大為20 mA,后端開關(guān)開啟和閉合時(shí)間均為μs級(jí),可以滿足本系統(tǒng)對(duì)測(cè)量誤差不大于1 ms的要求。輸入接口電阻設(shè)為可調(diào)電阻,可適應(yīng)不同輸入電壓。

脈沖信號(hào)接口電路如圖3所示。脈沖信號(hào)正線和回線連接至光耦的前端(圖3中TLP121的1、3引腳),后端(圖3中TLP121的4、6引腳)采用板內(nèi)5V電源上拉,通過施密特電路74HC14整形后發(fā)送至接口處理FPGA.當(dāng)脈沖信號(hào)有效時(shí),光耦前端有電流流過,接口電路輸出高電平“1”;脈沖信號(hào)無效時(shí),接口電路輸出低電平“0”。

2.3接口處理

FPGA由于需要對(duì)80路脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),采用單片機(jī)無法滿足并行處理的需求,因此選用FPGA完成脈沖采樣功能。接口處理FPGA采用Altera公司的50,工作主頻為6 MHz,存儲(chǔ)芯片采用EPC1PC8.其主要功能有三部分:分頻定時(shí)器、采樣數(shù)據(jù)緩存、外圍控制邏輯。FPGA對(duì)主時(shí)鐘進(jìn)行分頻,形成周期為1 ms的時(shí)鐘信號(hào)。FPGA每ms對(duì)80路脈沖信號(hào)完成并行采集一次,將數(shù)據(jù)存放在寄存器中,同時(shí)向單片機(jī)發(fā)出中斷信號(hào),通知單片機(jī)發(fā)起數(shù)據(jù)搬移,以及單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)間計(jì)數(shù)器自增。采樣數(shù)據(jù)緩存模塊用于將80路脈沖信號(hào)同時(shí)鎖存至內(nèi)部寄存器,單片機(jī)每ms全部讀取一次。外圍控制邏輯用于單片機(jī)外圍各控制信號(hào)的譯碼,包括控制寄存器、各芯片控制信號(hào)譯碼,以及其他輔助功能的實(shí)現(xiàn)。

2.4單片機(jī)系統(tǒng)

單片機(jī)系統(tǒng)采用Atmel公司的AT89C51,配合32KB外部SRAM 62256以及4 KB雙口數(shù)據(jù)RAMIDT71342.其中,總線訪問雙口數(shù)據(jù)RAM的L端口,8051訪問R端口。

單片機(jī)工作主頻設(shè)計(jì)為20 MHz.單片機(jī)P0口和P2口作為通用的數(shù)據(jù)線和地址線使用,配合地址鎖存器74HC373工作;P1口不使用;P3口中僅使用了P3.2用于接收外部中斷,即來自接口處理FPGA的中斷。FPGA內(nèi)部定時(shí)器每ms產(chǎn)生一個(gè)中斷脈沖,用于單片機(jī)軟件計(jì)時(shí)器的激勵(lì)時(shí)鐘,同時(shí)通知單片機(jī)讀取脈沖信號(hào)接口采樣數(shù)據(jù)。

單片機(jī)的外部地址空間劃分如表1所列。



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