基于cpci总线的多功能数据采集模块

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1、说明书摘要本发明涉及一种基于CPCI总线的多功能数据采集模块，包括硬件模块和FPGA程序，硬件模块包括阻抗控制电路板、电子元器件、SCSI100信号连接插座、标准CPCI总线连接器、标准3UEurocard板卡前面板。阻抗控制电路板和电子元器件是本发明的核心功能载体，分为FPGA单元、CPCI总线单元、AD转换单元、DA转换单元、定时器单元、计数器单元、通用IO单元和辅助电路单元共八个功能单元。FPGA程序包括AD转换模块、DA转换模块、定时器模块、计数器模块和通用IO模块，采用VerilogHDL编

2、程开发。本发明性能稳定、可靠性高，可进行长时间、连续大量数据转换传输；CPCI总线数据传输具有DMA功能，总线实际传输速率最高可达80MB/s，高速连续传输不丢帧；总线信号驱动能力强，传输距离远；结构简单，价格低廉，使用方便。摘要附图权利要求书1．一种基于CPCI总线的多功能数据采集模块，其特征在于：其组成分为两部分——硬件模块和FPGA程序；其中硬件模块包括：1)一阻抗控制电路板，包含焊接于此电路板上的电子元器件，具体包括以下八个单元：①一FPGA单元，其应用FPGA芯片，焊接于所述的阻抗控制电路板

3、的中心位置，用于实现对阻抗控制电路板上其它各组成单元的连接和操控；②一CPCI总线单元，其应用CPCI总线桥接芯片，用于与FPGA单元配合实现本发明与CPCI总线计算机的数据传输；③一AD转换单元，采用多块高性能的16位AD转换芯片，采集模式为并行模式，采集速率1K、2K、5K、8K、10K、15K、20K、100K、150K、200K可选，可同时以最高200KSPS将32路单端或16路差分模拟信号转化为数字信号；④一DA转换单元，采用高性能的16位DA转换芯片，可将16路数字信号以多种工作模式（16

4、路同步输出、高8路同步输出、低8路同步输出、每路单独输出）转化为模拟信号；⑤一定时器单元，采用高性能的锁存驱动芯片，采用FPGA内部程序定时控制，可同时提供4路32位定时信号；⑥一计数器单元，采用高性能的锁存芯片，采用FPGA内部程序计数控制，可同时对4路数字脉冲信号进行计数，计数器位宽为24位；⑦一通用IO单元，采用高性能的双向缓冲芯片，每8路为一组，共四组，每组IO输入输出方向程序可控，可以根据实际需要进行灵活的配置；⑧一辅助电路单元，实现对本发明的供电，对整个电路的复位，程序的下载，并为部分芯片

5、提供配置信息。2)一SCSI100信号连接插座，焊接于阻抗控制电路板的左侧边缘，用于提供本发明中的各种模拟、数字信号与外部设备连接的接口；3)一标准CPCI总线连接器，焊接于阻抗控制电路板的右下方边缘，用于提供本发明中CPCI总线与计算机背板之间连接的接口；4)一标准3UEurocard板卡前面板，安装于阻抗控制电路板的左侧边缘，用于为本发明提供硬件保护，便于板卡的安装与固定，并起到电磁屏蔽作用；FPGA程序包括：1)AD转换模块，用于对32路单端或16路差分中被选择的通道进行模数转换，并通过中断方式

6、通知CPCI总线计算机读取转换的结果；2)DA转换模块，用于对CPCI总线计算机下发的数字量进行数模转换；3)定时器模块，用于经CPCI总线计算机配置后的4路32位定时器定时信号输出；4)计数器模块，用于经CPCI总线计算机配置后的4路24位计数器进行输入脉冲信号的计数；5)通用IO模块，用于接收CPCI总线计算机配置信息，得到输入输出方向和输入输出使能设置后，由开启命令进入IO的读写操作。2、根据权利要求1所述的基于CPCI总线的多功能数据采集模块，其特征在于：所述的AD转换模块，其组成包括：一AD

7、转换子模块、一数据缓存FIFO、一中断发送子模块和一CPCI总线读写操作子模块。AD转换子模块，完成模数转换的过程和将转换结果存入FIFO过程；数据缓存FIFO，是在FPGA内部开辟的大小为16K×32-bit的存储空间，由于此发明的CPCI总线数据宽度为32位，但AD转换的结果为16位，为了节省FIFO空间和最大效率的利用总线，将FIFO设置为32位宽，即一个存储单元可存储两个通道的转换结果，计算机每次可以读取两个通道的转换结果；中断发送子模块，根据计算机设置的FIFO中断Level，满足条件后在中

8、断屏蔽位开启前提下向计算机申请中断，通知计算机读取AD转换结果；CPCI总线读写操作子模块，通过与CPCI总线单元的电气信号的时序配合，实现DMA和总线Target从设备读写数据两种方式，完成计算机对AD模块配置信息的下发和AD转换结果的读取。3、根据权利要求1所述的基于CPCI总线的多功能数据采集模块，其特征在于：所述的DA转换模块，其组成包括：一DA转换子模块、一DA转换数据缓存RAM和一CPCI总线读写操作子模块。DA转换子模块，完成数模转换过程；