基于CPLD技術(shù)的PC104總線多功能擴(kuò)展卡設(shè)計
多功能擴(kuò)展卡的CPLD內(nèi)部硬件設(shè)計包括:地址分配及譯碼電路、A/D模塊控制電路、
D/A模塊控制電路、開關(guān)量輸入/輸出模塊控制電路和正交解碼模塊控制電路。
2.2.1 地址分配及譯碼電路
地址分配及譯碼電路包括基地址發(fā)生電路和地址譯碼電路。在與嵌入式主板組成系統(tǒng)時,相對于嵌入式主板而言,多功能擴(kuò)展卡是一個外圍設(shè)備,因此,首先要為該卡設(shè)置一個與系統(tǒng)內(nèi)的其他外圍設(shè)備不相沖突的基地址,這由擴(kuò)展卡的基地址設(shè)置開關(guān)及CPLD內(nèi)部地址分配及譯碼電路完成。地址分配及譯碼電路由數(shù)值比較器74688、譯碼器74154等構(gòu)成,
2.2.2 A/D模塊控制電路
A/D模塊控制電路的控制邏輯由兩部分組成:其一是實(shí)現(xiàn)嵌入式主板通過總線訪問各模擬通道的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果,由模擬通道選擇寄存器(74273)、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器(74374)等構(gòu)成;其二是提供A/D芯片的接口時序,實(shí)現(xiàn)A/D芯片八個通道的自動采樣和轉(zhuǎn)換,由串/并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯(74164)、并/串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯(74165)、通道掃描控制邏輯(AD_CTRL_WORD)、A/D控制時序邏輯(AD_CTRLREG)等構(gòu)成。A/D模塊控制電路的電路設(shè)計如圖3所示(轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器只介紹一路)。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/188817.htm
圖3 多功能擴(kuò)展卡A/D模塊控制電路
2.2.3 D/A模塊控制電路
D/A模塊控制電路由74373 IP軟核及相應(yīng)控制邏輯構(gòu)成,功能是同時刷新D/A芯片的輸入值。D/A控制模塊電路采用兩級鎖存電路刷新D/A芯片的輸入值,先置高4位字節(jié)數(shù)據(jù),再置低8位字節(jié)數(shù)據(jù),置低字節(jié)數(shù)據(jù)的同時使能D/A芯片的片選信號(/CS)、寫信號(/WE),然后置數(shù)據(jù)鎖存信號(/LDAC),刷新D/A的輸出。
2.2.4開關(guān)量輸入/輸出模塊控制電路
開關(guān)量輸入模塊控制電路由兩片74244 IP軟核及相應(yīng)地址信號構(gòu)成,開關(guān)量輸出模塊控制電路由兩片74273 IP軟核及相應(yīng)地址信號構(gòu)成。功能是實(shí)現(xiàn)嵌入式主板通過總線直接訪問各路開關(guān)量。
2.2.5 正交解碼模塊控制電路
正交解碼模塊控制電路是針對正交光電編碼器設(shè)計的,由方向識別邏輯(DFF)、閘門時間定時器(GATE10MS)、異步清零位置可逆計數(shù)器(COUNTER_P)、異步清零速度可逆計數(shù)器(COUNTER_V)等構(gòu)成,可用于測量電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動方向、位置、速度等運(yùn)動信息。電路設(shè)計如圖4所示。
圖4 多功能擴(kuò)展卡正交解碼模塊控制電路
3 結(jié)論
該多功能擴(kuò)展卡已經(jīng)成功地應(yīng)用到國家體育總局奧運(yùn)科技攻關(guān)項目“帆板搖帆訓(xùn)練測試系統(tǒng)研究”中,成功地完成了對交流伺服電機(jī)式阻力源的控制。訪問協(xié)議與臺灣研華PC工控機(jī)ISA總線板卡兼容,可獲得組態(tài)軟件編程支持。采用了復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)技術(shù),大大提高了系統(tǒng)的可靠性、靈活性。
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