一種基于cpld的io站數字量輸出模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于CPLD的IO站數字量輸出模塊。本發(fā)明包括復雜可編程邏輯器件CPLD、漏極開路驅動電路、隔離電路和通信接口電路；所述復雜可編程邏輯器件CPLD輸出接口通過所述隔離電路連接到所述漏極開路驅動電路，所述復雜可編程邏輯器件CPLD通信接口通過所述通信接口電路連接至網絡通信控制器。本發(fā)明結構簡單、成本低。采用高性能的復雜可編程邏輯器件實現8路高壓數字量信號實時并行輸出，實時性高、可靠性高。本發(fā)明可以在任何具有增強型SPI接口的設備上直接使用，實用性、通用性強。
【專利說明】—種基于CPLD的IO站數字量輸出模塊
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)復雜可編程邏輯器件的靈活IO站數字量輸出模塊，特別涉及一種IlOV靈活IO站數字量輸出模塊。
【背景技術】
[0002]IO站是一種高密度的控制及采集模塊，主要應用于高速列車的電氣系統(tǒng)。一個標準的IO站包括網絡控制器、控制模塊(模擬及數字量輸出模塊)、采集模塊(模擬及數字量輸入模塊)、連接背板四大部分。其中，網絡控制器為IO站的核心，對外負責掛載通訊總線，對內負責與控制模塊及采集模塊通訊。網絡控制器、控制模塊、采集模塊通過背板銜接在一起，組成一個標準的IO站。
[0003]IO站數字量輸出模塊是標準數字(開關)量輸出模塊，即DO模塊的變形擴展應用，適用于高可靠性高密度的應用場合。目前，基于工控機的數字量輸出模塊和基于RS485總線的數字量輸入模塊通用的輸出標準為不高于24V的驅動輸出或者集電極開(OC)路輸出，無法實現高電壓(如110V)的數字量信號輸出，故此無法直接進行高壓數字量信號的控制。
【發(fā)明內容】
[0004]為了克服現有IO站數字量輸出模塊不能實現高電壓(例如110V)數字量信號輸出，本發(fā)明提供一種基于CPLD的靈活IO站數字量輸出模塊，該模塊具有增強型SPI接口:即支持一主多從的SPI通訊架構。
[0005]本發(fā)明的技術方案為:
[0006]一種基于CPLD的IO站數字量輸出模塊，其特征在于包括復雜可編程邏輯器件CPLD、漏極開路驅動電路、隔離電路和通信接口電路；所述復雜可編程邏輯器件CPLD輸出接口通過所述隔離電路連接到所述漏極開路驅動電路，所述復雜可編程邏輯器件CPLD通信接口通過所述通信接口電路連接至網絡通信控制器。
[0007]進一步的，所述漏極開路驅動電路上級聯(lián)有一保護電路。
[0008]進一步的，所述通信接口電路為一增強型SPI通信接口電路。
[0009]進一步的，所述增強型SPI接口采用擴展SPI通信協(xié)議。
[0010]本發(fā)明在物理層，所有從設備的MISO引腳均為三態(tài)設計，以便空閑時能夠實現MISO總線釋放功能；在鏈路層，每個從設備有一唯一地址，主設備通過地址先導碼指定訪問對應從設備。此IO站數字輸出模塊包括復雜可編程邏輯器件CPLD、信號隔離電路、漏極開路驅動電路、信號保護電路和通信接口電路；網絡控制器通過增強型SPI接口經背板與復雜可編程邏輯器件(CPLD)通訊，對應的控制指令經復雜可編程邏輯器件(CPLD)輸出接口通過隔離電路連接到漏極開路驅動電路，經信號保護電路保護后控制高壓(110V)數字量信號的輸出。從而實現網絡控制器通過增強型SPI接口進行高壓(110V)數字量信號輸出工作。本發(fā)明的靈活IO站數字量輸入模塊可以支持實時并行控制8路IlOV數字量信號輸出工作。本發(fā)明的增強型SPI接口采用擴展SPI通信協(xié)議，其中的漏極開路驅動電路由隔離電源模塊、場效應管、三極管、電阻、電容組成；保護電路由瞬態(tài)抑制二極管組成；所述復雜可編程邏輯器件采用低功耗高可靠的的CPLD組成；通信接口電路由高精度匹配電阻、電容組成；隔離電路由光耦、電阻組成。
[0011]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0012]本發(fā)明結構簡單、成本低。采用高性能的復雜可編程邏輯器件實現8路高壓數字量信號實時并行輸出，實時性高、可靠性高。本發(fā)明可以在任何具有增強型SPI接口的設備上直接使用，實用性、通用性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明8路高壓靈活IO站數字量輸出模塊優(yōu)選實施例的電路原理框圖；
[0014]圖2是本發(fā)明靈活IO站數字量輸出模塊中保護電路、漏極開路驅動電路、隔離電路的具體電路圖；
[0015]圖3是本發(fā)明靈活IO站數字量輸入模塊中CPLD以及通信接口電路具體實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017]圖1是本發(fā)明具體實施例的電路原理框圖；如圖1所示，其為8路IlOV靈活IO站數字量輸出模塊的電路原理圖；其具有增強型SPI接口，包括復雜可編程邏輯器件CPLD、8路110保護電路、8路漏極開路驅動電路、8路隔離電路和增強型SPI通信接口電路；所述復雜可編程邏輯器件輸出接口通過8路隔離電路分別連接到8路IIOV漏極開路驅動電路，復雜可編程邏輯器件通信接口通過增強型SPI總線連接至網絡通信控制器，在8路IlOV漏極開路驅動電路上級聯(lián)有8路IlOV保護電路。網絡控制器經背板與可編程邏輯器件通訊，信號經CPLD解析后通過隔離電路推動漏極開路驅動電路，驅動信號經保護電路輸出到IlOV數字量輸出接口。從而實現網絡控制器通過增強型SPI接口進行IlOV數字量信號采集工作。
[0018]圖2是本發(fā)明靈活IO站數字量輸入模塊中保護電路、漏極開路驅動電路、隔離電路的具體電路圖；如圖所示，漏極開路驅動電路由隔離電源模塊、場效應管、三極管、電阻、電容組成；保護電路由瞬態(tài)抑制二極管組成；隔離電路由光耦、電阻組成，隔離電路的輸入為CPLD產生的TTL電平信號。圖3是本發(fā)明靈活IO站數字量輸入模塊中CPLD以及通信接口電路具體實施例的電路原理圖；其中可編程邏輯陣列采用低功耗、高可靠的CPLD組成，其接收從隔離電路輸入的TTL電平信號，并通過擴展型SPI協(xié)議將數據傳輸給由精密電阻電容組成的匹配電路，進而傳輸給通信背板。在實際實現上，通信接口電路由低溫漂高精度電阻、電容組成。
[0019]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種基于CPLD的IO站數字量輸出模塊，其特征在于包括復雜可編程邏輯器件CPLD、漏極開路驅動電路、隔離電路和通信接口電路；所述復雜可編程邏輯器件CPLD輸出接口通過所述隔離電路連接到所述漏極開路驅動電路，所述復雜可編程邏輯器件CPLD通信接口通過所述通信接口電路連接至網絡通信控制器。
2.如權利要求1所述的IO站數字量輸出模塊，其特征在于所述漏極開路驅動電路上級聯(lián)有一保護電路。
3.如權利要求1或2所述的IO站數字量輸出模塊，其特征在于所述通信接口電路為一增強型SPI通信接口電路。
4.如權利要求3所述的IO站數字量輸出模塊，其特征在于所述增強型SPI接口采用擴展SPI通信協(xié)議。
【文檔編號】G05B19/042GK103499937SQ201310452363
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權日:2013年9月28日
【發(fā)明者】楊洪陶, 黃東, 郭亮, 于佳晨, 韓超 申請人:中國科學院軟件研究所