混合型智能數據采集處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數據采集技術領域，具體涉及一種混合型智能數據采集處理裝置。
【背景技術】
[0002]數據采集在許多地方需要對各種各樣的信息進行采集，如位移、溫度、液位、加速度、頻率等模擬量信號，也有網絡、串口、1553B總線、CAN總線等數字量信號。在快速發展著的微電子、計算機、通信技術和現代測控技術的帶動下，國內外的數據采集技術已經有了很大的發展。同時隨著FPGA、DSP、ARM等處理器性能的提升，也帶動著高速采集卡指標的不斷提升。國外采集板卡的主流生產商有N1、安捷倫、Signatec、Ultaview等。在國外的公司中，NI無疑是全球測量領域的領導者。并始終致力于分析測量技術和數據采集技術的發展，不論從那個方面來衡量，都是當之無愧的全球行業領導者、業界標準的制定者。如PXIe-5186數據采集卡是NI公司推出的重鎊產品，它的采樣率高達12.5Gsps，帶寬達到了 5GHz，垂直分辨率為8bit。擁有兩個通道，每個通道擁有512M的存儲容量，與上位機的通信速率大于700Mb/S。但產品的采集類型集成度低，一種采集板只對應一種信號量。
[0003]因此，如何設計一種能夠實現數字量和模擬量同時采集的數據采集處理裝置成為了亟待解決的技術問題。

【發明內容】

[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發明要解決的技術問題是:如何設計一種能夠實現數字量和模擬量同時采集的數據采集處理裝置。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種混合型智能數據采集處理裝置，包括:核心板模塊、A/D轉換模塊、CAN總線接口模塊、RS422串口接口模塊、網絡接口模塊、PCI總線接口模塊和電源模塊，其中所述A/D轉換模塊、CAN總線接口模塊、RS422串口接口模塊、網絡接口模塊和PCI總線接口模塊為五個信號采集處理模塊并由所述核心板模塊統一控制，所述五個信號采集處理模塊以LRM模塊為載板同時工作；
[0008]所述核心板模塊包括主處理芯片DSP、片外RAM、FLASH以及CPLD，片外RAM用于提高DSP的運算處理能力，FLASH用于存儲采集后的信息，其中DSP、RAM和FLASH三者之間都通過地址線和數據線兩種線相連，CPLD作為主控制芯片通過I/O量信號對數據采集處理裝置的其余所有芯片的片選、復位、上電時序和通道邏輯控制操作進行控制；
[0009]所述A/D轉換模塊包括第一電阻、電子開關、放大器、A/D轉換芯片、電壓基準芯片以及第一光耦；A/D轉換模塊用于首先通過第一電阻將4mA?20mA的電流信號轉換為電壓信號，以及在電源模塊輸出的第一電壓下通過兩個并聯的第二電阻得到一個固定值測試電壓信號，然后通過電子開關在CPLD的控制下從6路模擬量電壓信號和I路所述固定值測試電壓信號中選通一路后經過放大器放大、濾波，送至A/D轉換芯片，最后通過A/D轉換芯片將模擬量信號轉換為SPI串口信號通過第一光耦隔離后與DSP通訊；
[0010]所述CAN總線接口模塊包括CAN總線接口芯片和電平轉換芯片，CAN總線接口芯片用于將DSP內部CAN總線控制器產生的TTL電平信號轉換為CAN總線電平信號，電平轉換芯片用于在CAN總線接口芯片進行電平信號轉換之前將DSP提供的電平轉換為CAN總線接口芯片的工作電平，且用于在串口接口芯片進行電平信號轉換之前將DSP提供的電平轉換為串口接口芯片的工作電平；
[0011]所述RS-422串口接口模塊包括2片串口接口芯片MAX490以及4片第二光耦；其中兩片串口接口芯片分別用于對DSP中的兩路SCI串口信號進行電平轉換，所述第二光耦用于實現RS-422串口接口模塊的光電隔離；
[0012]所述網絡接口模塊包括網絡接口芯片和變壓器，其中網絡接口芯片用于通過地址信號線或數據信號線與DSP進行通訊，當網絡接口芯片完成信號轉換后通過變壓器與以太網設備進行通訊；
[0013]所述PCI總線接口模塊包括PCI總線接口芯片和雙口 RAM ;所述PCI總線接口芯片用于將PCI總線電平信號轉換為本地總線電平信號，并通過雙口 RAM與DSP通訊，雙口 RAM的通訊控制由DSP和CPLD實現。
[0014]優選地，DSP工作在頻率150MHz時需要的1.9V的內核電壓及3.3V的I/O電壓由所述電源模塊提供，所述電源模塊包括TPS75801、邏輯電路以及TPS75833，所述TPS75801用于輸出1.9V電源，所述邏輯電路用于在TPS75801輸出1.9V電源時使能TPS75833輸出3.3V電源，所述TPS75833用于提供3.3V電源。
[0015]優選地，所述邏輯電路包括三極管V2和V5，電阻R77，所述電阻R77—端接TPS75801輸出的1.9V電壓，另一端接三極管V5的基極，三極管V5的發射極接地，集電極接三極管V2的基極，三極管V2的發射極接地，集電極接TPS75833的使能端。
[0016](三)有益效果
[0017]本發明以LRM模塊為載體在主處理芯片DSP和CPLD的協同工作下，通過A/D轉換器完成對4mA?20mA電流信號的模擬量采集，通過CAN總線接口模塊完成與CAN總線的通訊，通過RS-422串口接口模塊完成與RS422串口設備的通訊，通過網絡接口模塊與以太網設備通訊，通過PCI總線接口模塊與PCI設備通訊，最后通過DSP外擴FLASH完成數據存儲功能，其能夠實現數字量與模擬量的同時采集，體積小，精度高。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例的裝置結構示意圖；
[0019]圖2為本發明實施例的裝置中1.9V電源供電原理圖；
[0020]圖3為本發明實施例的裝置中3.3V電源供電原理圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0022]本發明提供了一種混合型智能數據采集處理裝置，包括:核心板模塊、A/D轉換模塊、CAN總線接口模塊、RS422串口接口模塊、網絡接口模塊、PCI總線接口模塊和電源模塊，其中所述A/D轉換模塊、CAN總線接口模塊、RS422串口接口模塊、網絡接口模塊和PCI總線接口模塊為五個信號采集處理模塊并由所述核心板模塊統一控制，所述五個信號采集處理模塊以LRM模塊為載板同時工作，各模塊之間沒有影響；
[0023]參考圖1所示，各部分的結構如下:
[0024]載板采用LRM模塊結構，LRM是對于系統安裝結構上和功能上相對獨立的各類通用模塊的總稱。LRM模塊結構小巧(233.45mmX 20mmX 160mm)，并且支持熱插拔。
[0025]所述核心板模塊包括主處理芯片DSP(F28335)、片外RAM(IS61LV25616AL)V、FLASH以及CPLD(XC95144)，片外RAM用于提高DSP的運算處理能力，FLASH用于存儲采集后的信息(存儲容量為2GX 8bit)，其中DSP、RAM和FLASH三者之間都通過地址線和數據線兩種線相連(RAM對應DSP的地址空間為0X004000?0X005000 (片選信號為CS0)，Flash對應DSP的地址空間為0X100000?0X200000 (片選信號為CS6))，CPLD作為主控制芯片通過I/O量信號對數據采集處理裝置的其余所有芯片的片選、復位、上電時序和通道邏輯控制操作進行控制；
[0026]所述A/D轉換模塊包括高精度500 Ω電阻、電子開關、放大器、A/D轉換芯片、電壓基準芯片以及第一光耦(也稱為光電隔離器)(IS07221、IS07220) ;A/D轉換模塊用于首先通過高精度500 Ω電阻將4mA?20mA的電流信號轉換為電壓信號，以及在電源模塊輸出的+15V的電壓下通過兩個并聯的10ΚΩ電阻得到一個7.5V的固定值測試電壓信號，然后通過電子開關AD7501SE在CPLD (I/O控制指令)的控制下從6路模擬量電壓信號和I路板載7.5V固定值測試電壓信號中選通一路后經過放大器CA31401:1放大、濾波，送至A/D轉換芯片AD7328 (AD780BR為其提供3V的基準電壓)，最后通過A/D轉換芯片AD7328將模擬量信號轉換為SPI串口信號通過第一光耦(IS07221、IS07220)隔離后與DSP通訊；
[0027]所述CAN總線接口模塊由CAN總線接口芯片A82C250T和電平轉換芯片組成。A82C250T將DSP內部CAN總線控制器產生的TTL電平信號轉換為CAN總線電平信號，但A82C250T的工作電平為5V而DSP (GP1端)為3.3V，因此在進行信號轉換前本設計首先通過SM164245對信