我要投搞

标签云

收藏小站

爱尚经典语录、名言、句子、散文、日志、唯美图片

当前位置:六合图库 > 多通道传输 >

ISA总线多通道控制电路的设计

归档日期:04-19       文本归类:多通道传输      文章编辑:爱尚语录

  信号分配在测试系统中至关重要,文中依据某型导弹测试设备的要求设计了一基于的控制下完成数据信号、指令信号和电源信号的输入输出。实际应用结果表明,该多通道的信号分配传输频率可达6.5 MHz,完全达到设计要求;该电路按国家军用标准设计定型,在测试领域具有广阔的应用前景。

  九十年代以来,我国从俄罗斯相继引进了不同型号的导弹,同时,也引进了配套的导弹测试系统。近年来,随着导弹测试系统寿命的临近,在国内现有技术基础上延长其使用寿命是维修保障部门的重要任务。为此研制导弹测试系统关键部件的备件,成为延长系统寿命的一个重要手段。

  文中依据某型导弹测试设备的要求,设计并研制了基于ISA总线的多通道控制电路:该电路集成了16路光电隔离输入通道和8路单刀双掷(SPDT)继电器输出通道,每一路输入或输出通道都配有指示灯实时标识目前的状态。在测试系统中,该控制电路可在ISA测试总线的控制下将数据信号、指令信号和电源信号分配至不同电路,实现对导弹的自动测试。实际应用结果表明,研制的多通道控制电路达到设计要求,可完全替代俄制电路。

  ISA(Industrial Standard Architecture)总线年进一步扩充XT总线标准而形成的。ISA总线~IRQ12、IRQ14~IRQ15;支持7个DMA传输通道DRQ0~DRQ3、DRQ5~DRQ7;支持主从控制、I/O等待和I/O校验等功能。为了与XT总线保持向下兼容,ISA总线在信号功能的定义和物理接口上均作了特殊的安排,即保持原有的XT总线线的连接插槽,分成C、D两面,扩充的功能设计在C、D两面的信号线上。其引脚定义如下:

  1)数据总线位双向三态数据总线,在芯片和主接口间传输命令、数据和状态。SD7为最高位。

  寄存器选择引脚为SA9~SA4、SW DIP-6(板基址011001)和AEN#。这些引脚决定转换是否响应I/O周期,当AEN#为逻辑低电平且SA9~SA4与6位拨动开关值完全匹配时,内部产生一片选信号使转换响应I/O周期。

  2)地址信号SA3~SA0 I/O读写操作时作为转换电路上FPGA芯片内的寄存器选择信号。

  3)读写信号IOR#,IOW#写操作中,转换在IOW#上升沿锁存数据。读操作中,当IOR#有效时,转换模块直接驱动8位数据线)中断信号INTR 中断状态寄存器某使能中断为真时,INTR有效。对INTR的有效声明没有最小脉宽要求。

  5)IO通道准备好信号IOCHRDY IO CHRDY变低表明当前I/O周期需要被延长。写周期中,当数据从ISA总线上被锁存时IO CHRDY变高。读周期中,数据有效时IO CHRDY变高。进行寄存器读写时IO CHRDY被拉低。IO CHRDY引脚用集电极开路逻辑门驱动,因此,此信号会由一个内部上拉电阻上拉至逻辑高电平。

  6)复位信号RESET RESET信号有效时触发转换模块使FPGA硬重启。

  如图1所示,基于ISA总线的多通道控制电路由地址编码、继电器通道、光耦隔离电路等部分组成。其工作原理如下:电路工作时,首先将ISA总线的高位地址与板载拨码开关设定的板基地址进行比较,其低位地址通过地址编码选通3个读通道和1个写通道。读通道为端口1缓存、端口2缓存、端口3回读通道,写通道为端口3缓存通道。当工控机需要读取反馈信号时,反馈信号从接口CN2输入16路光耦,通过电阻和跳线模块设定其工作模式,数据写入端口1缓存和端口2缓存供工控机读取;同时每路光耦对应一个LED,实时显示目前工作状态。当工控机需要将信号发出时,工控机将数据写入端口3缓存,经过继电器驱动器驱动后,控制8路继电器,由DB1输出;同时,每路继电器对应一个LED,实时显示目前状态。写入端口3的数据还可以通过回读地址将其读回,回读地址与写地址相同。

  按照工作原理可将多通道控制电路分为地址编码电路、继电器控制输出通道电路和光耦隔离输入通道电路3部分。

  测试系统中每块电路板都有唯一的一个板选地址,因此若对某个模块进行读写操作,必须选定该板选地址;测试系统通常含有多块电路插板,而ISA总线不能同时读写多块电路插板,因此,测试系统需要地址编码电路,该地址编码电路位于多通道控制电路上。如图2所示,地址编码电路由上拉电阻排、拨码开关和编码芯片组成。ISA地址总线作为板选地址,与拨码开关设定的板基地址经过编码芯片U15进行比较,如果比较结果相同,选通地址编码器U2、U3,将低位地址SA0、SA1进行编码,得到读写控制信号IOR0..IOR2、IOW0。由电路图可知,对于继电器通道的控制信号写与回读使用的是同一个地址。板选地址编码方式如表1所示。

  SPDT继电器控制输出电路8路单刀双掷继电器控制输出能够实现输出开关控制、数据回读、数据所存、继电器驱动和工作状态指示功能,电路图如图3所示。其中电阻R1、R2、芯片U16和电容C17、C18、C19组成输出开关控制电路;芯片U1和U4实现数据传递功、数据所存和数据回读功能,芯片U9和U10实现继电器驱动功能,发光二极管LED17到LED24用于工作状态指示,上拉电阻排RP2实现对继电器驱动电路和工作状态指示电路的限流功能,继电器控制输出电路由继电器RLY1~RLY8及相应的输出滤波电容组成。

  继电器控制输出电路工作原理如下:控制信号通过数据总线使能信号端的控制下,供给继电器驱动器U9,U9的输出端直接控制继电器的引脚1;当控制信号为低电平“0”时,继电器闭合,同时LED发光表示该通道继电器正在使用状态;当控制信号为高电平“1”时,继电器断开,同时LED熄灭表示该通道继电器不在使用状态;而外部数据由接口DB1输入,通过继电器的CHA、CHB和CHC触点输出到相应的模块。数据回读时工作原理如下:数据总线后,一路连接到继电器控制器,另一路连接到总线选通,数据被重新读回ISA总线路光耦隔离输入电路

  16路光耦隔离输入电路如图4所示,芯片U7、U8、上拉电阻排RP5、RP6和发光二极管LED1~LED16构成工作状态指示电路;芯片U5、U6和上拉电阻排RP3、RP4构成数据传递及所存电路;电容C1~C16、集成光耦U11~U14、续流二极管DK1~DK16和电阻RK1~RK16构成16路光耦隔离输入电路;接插件JP1和M1~M16构成输入数据状态选择电路。

  如图4所示,以其中第一路为例,其工作原理如下:M1的IP1+和IP1-设定光耦的工作模式后,数据由M1的PN1+和PN1-经电阻RK1限流后输入光耦U11的7、8引脚;然后由光耦U11的9、10引脚输出锁存器U6的2号引脚;在经U6的18引脚输入数据总线位。光耦输出的数据同时输入驱动芯片U7的8好引脚,经U7的12引脚控制发光二极管LED1的状态,表示传递的数据。若由M1输入的为高电平“1”,则LED1发光;否则,LED1熄灭。

  ISA总线是测试系统通用且最常用的测试总线,测试系统的数据信号、指令信号和地址信号都是在ISA总线下进行传递和转换的。本文依据某型导弹测试系统的需求,设计研制了一款基于ISA总线的多通道控制电路,该电路可以通过8路SPDT继电器通道和16路光耦电路对来自ISA总线的信号进行传输或转换。导弹测试系统信号分配传输的频率为6.5 MHz,而该板在测试系统上能正常应用,因此该电路板的信号分配传输频率亦可达6.5 MHz,满足了设计要求。该板根据国军标进行设计,经环境实验、电磁干扰实验和运输实验后,正式定型量产并交付部队使用。该板的研制解决了国外购买价高且周期长的困难,有力提高了某型导弹测试设备的自主维修能力;该板也可应用于其他基于ISA总线的测试系统,具有广阔的应用前景。

本文链接:http://lcvam.com/duotongdaochuanshu/86.html