一種新型主控板電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種新型主控板電路，其包括作為交互核心的FPGA芯片，作為運算處理中心的DSP芯片和作為功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分別與所述DSP芯片和所述ARM芯片通信連接，通過基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多處理器架構(gòu)的主控板，可以充分利用各個處理器的性能優(yōu)勢，提高控制板的運算、IO擴展、功能控制及可擴展性的能力；另外，通過設(shè)置一個電源轉(zhuǎn)換模塊，可以直接連接外部電源，可以將外部接入電源轉(zhuǎn)換為FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分別所需的電源等級。
【專利說明】一種新型主控板電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，是涉及一種新型主控板電路。

【背景技術(shù)】
[0002]高壓變頻器、SVG (Static Var Generator，靜止無功發(fā)生器)、光伏逆變器等電力電子設(shè)備由于其電壓等級高，功率大，因此多采用功率單元模塊化結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)采用功率單元級聯(lián)的方式，控制功率單元進行級聯(lián)輸出，由于這種結(jié)構(gòu)的模塊化程度高、維護方便得到了廣泛的應(yīng)用。采用功率單元級聯(lián)方式進行控制需要主控板具備大量的1接口，電力電子設(shè)備因其控制的復雜性需要主控板具有較高的計算處理能力，同時為提高電力電子設(shè)備的自動化程度，控制器還需要具備豐富的外圍接口進行功能的擴展。
[0003]目前，所采用的單DSP處理器結(jié)構(gòu)或DSP+CPLD、DSP+FPGA架構(gòu)模式，由于這幾種架構(gòu)模式的1數(shù)量少或擴展功能不足而無法達到要求，因此，提供一種新型主控板電路，實現(xiàn)運算能力強大、邏輯控制可擴展、外圍功能豐富的新型主控板電路，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實用新型提供一種新型主控板電路，以實現(xiàn)運算能力強大、邏輯控制可擴展、外圍功能豐富的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種新型主控板電路，所述主控板電路包括作為交互核心的FPGA芯片，作為運算處理中心的DSP芯片和作為功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分別與所述DSP芯片和所述ARM芯片通信連接，其中，
[0007]所述FPGA芯片實現(xiàn)所述DSP芯片與所述FPGA芯片、所述DSP芯片與所述ARM芯片、所述FGPA芯片與所述ARM芯片、所述主控板電路與功率單元模塊之間的數(shù)據(jù)實時交互傳輸，擴展通信光纖1接口，接收并處理上傳的實時信息，控制功率單元模塊輸出PWM波形，快速處理保護電路采集到的故障信息；
[0008]所述DSP芯片負責外部控制模擬量采集工作，并完成實時控制算法高速運算工作；
[0009]所述ARM芯片負責電力電子設(shè)備外部開關(guān)控制、邏輯信號的采集工作，系統(tǒng)邏輯功能判斷和處理工作和外圍通信功能擴展。
[0010]優(yōu)選的，所述主控板電路還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，所述電源轉(zhuǎn)換模塊將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為所述FPGA芯片、所述DSP芯片和所述ARM芯片分別所需的電源等級。
[0011]優(yōu)選的，所述主控板電路還包括與所述DSP芯片通信連接，采集外部控制模擬量的A/D模塊。
[0012]優(yōu)選的，所述主控板電路還包括與所述FPGA芯片通信連接，擴展光纖擴展接口的光纖擴展板。
[0013]其中，所述光纖擴展板上設(shè)置有至少一個光纖擴展接口。
[0014]優(yōu)選的，所述主控板電路還包括與所述FPGA芯片通信連接，將檢測到的硬件故障反饋至所述FPGA芯片的保護模塊。
[0015]優(yōu)選的，所述主控板電路還包括與所述ARM芯片通信連接，實現(xiàn)RS485通信的RS485模塊、實現(xiàn)以太網(wǎng)通信的以太網(wǎng)通信模塊、擴展接口的1擴展板和通信擴展板。
[0016]其中，所述1擴展板上設(shè)置有至少一個1擴展接口，所述通信擴展板上設(shè)置有至少一個通信擴展接口。
[0017]其中，所述以太網(wǎng)通信模塊與顯示設(shè)備相連，所述顯示設(shè)備控制所述主控板電路參數(shù)的修改、查看和記錄。
[0018]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型公開提供了一種新型主控板電路，其包括作為交互核心的FPGA芯片，作為運算處理中心的DSP芯片和作為功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分別與所述DSP芯片和所述ARM芯片通信連接，通過基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多處理器架構(gòu)的主控板，可以充分利用各個處理器的性能優(yōu)勢，提高控制板的運算、1擴展、功能控制及可擴展性的能力；另外，通過設(shè)置一個電源轉(zhuǎn)換模塊，可以直接連接外部電源，可以將外部接入電源轉(zhuǎn)換為FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分別所需的電源等級。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實用新型實施例公開的一種新型主控板電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型實施例公開的另一種新型主控板電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例公開的新型主控板電路的外圍電路的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024]本實用新型公開提供了一種新型主控板電路，其包括作為交互核心的FPGA芯片，作為運算處理中心的DSP芯片和作為功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分別與所述DSP芯片和所述ARM芯片通信連接，通過基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多處理器架構(gòu)的主控板，可以充分利用各個處理器的性能優(yōu)勢，提高控制板的運算、1擴展、功能控制及可擴展性的能力。另外，通過設(shè)置一個電源轉(zhuǎn)換模塊，可以直接連接外部電源，可以將外部接入電源轉(zhuǎn)換為FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分別所需的電源等級。
[0025]實施例一
[0026]請參閱附圖1，為本實用新型實施例公開的一種新型主控板電路的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型實施例公開了一種新型主控板電路，其包括作為交互核心的FPGA芯片101，作為運算處理中心的DSP芯片102和作為功能控制中心的ARM芯片103，所述FPGA芯片101分別與所述DSP芯片102和所述ARM芯片103通信連接，其中，F(xiàn)PGA芯片101實現(xiàn)DSP芯片102與FPGA芯片101、DSP芯片102與ARM芯片103、FGPA芯片101與ARM芯片103、主控板電路與功率單元模塊之間的數(shù)據(jù)實時交互傳輸，擴展通信光纖1接口，接收并處理上傳的實時信息，控制功率單元模塊輸出PWM波形，快速處理保護電路采集到的故障信息；DSP芯片102負責外部控制模擬量采集工作，并完成實時控制算法高速運算工作；ARM芯片103負責電力電子設(shè)備外部開關(guān)控制、邏輯信號的采集工作，系統(tǒng)邏輯功能判斷和處理工作和外圍通信功能擴展。
[0027]本實用新型公開提供了一種新型主控板電路，通過基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多處理器架構(gòu)的主控板，可以充分利用各個處理器的性能優(yōu)勢，提高控制板的運算、1擴展、功能控制級可擴展性的能力。
[0028]實施例二
[0029]請參閱附圖2，為本實用新型實施例公開的另一種新型主控板電路的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述實施例一的基礎(chǔ)上，所述主控板電路還包括電源轉(zhuǎn)換模塊104,所述電源轉(zhuǎn)換模塊104將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為所述FPGA芯片101、所述DSP芯片102和所述ARM芯片103分別所需的電源等級。
[0030]電源轉(zhuǎn)換模塊104使用外部24V、±15V、5V多種電源輸入，將外部電源轉(zhuǎn)換為各個控制芯片所需的電源等級，為主控板提供可靠穩(wěn)定的電源，主控板集成電源轉(zhuǎn)換模塊。
[0031]實施例三
[0032]具體的，請參閱附圖3，為本實用新型實施例公開的新型主控板電路的外圍電路的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]在實施例一或?qū)嵤├幕A(chǔ)上，上述主控板電路還包括:
[0034]與DSP芯片102通信連接，采集外部控制模擬量的A/D模塊105 ；
[0035]與FPGA芯片101通信連接，擴展光纖擴展接口的光纖擴展板108 ；
[0036]與ARM芯片103通信連接，實現(xiàn)RS485和以太網(wǎng)通信的RS485模塊106、以太網(wǎng)通信模塊107、1擴展板109和通信擴展板110。
[0037]優(yōu)選的，上述主控板電路還包括:
[0038]與FPGA芯片通信連接，將檢測到的硬件故障反饋至FPGA芯片的保護模塊111，所述保護模塊111檢測電力電子設(shè)備的過流或過壓等故障。
[0039]與ARM芯片103通信連接，實現(xiàn)RS485和以太網(wǎng)通信的RS485模塊106、以太網(wǎng)通信模塊107、1擴展板109和通信擴展板110。
[0040]其中，上述光纖擴展板108上設(shè)置有至少一個光纖擴展接口，上述1擴展板109上設(shè)置有至少一個1擴展接口。
[0041]其中，所述通信擴展板110上設(shè)置有至少一個通信擴展接口，通信擴展接口通過ARM控制器可實現(xiàn)外部多種通信協(xié)議，例如profibus協(xié)議，增強控制板與外部的連接程度。
[0042]其中，上述以太網(wǎng)通信模塊107與顯示設(shè)備112相連，顯示設(shè)備控制主控板電路參數(shù)的修改、查看和記錄。
[0043]上述FPGA芯片實現(xiàn)DSP芯片與FPGA芯片、DSP芯片與ARM芯片、FPGA芯片與ARM芯片之間的數(shù)據(jù)實時交互傳輸。DSP芯片通過與A/D模塊高速采集外部模擬信號，并進行電力電子設(shè)備算法計算，計算所得控制信號經(jīng)過FPGA芯片解碼后下發(fā)至其他模塊。而ARM芯片進行控制板的功能控制和外圍接口實現(xiàn)，ARM控制器與外部1擴展接口相連，1擴展板包含多個開關(guān)信號輸入接口和繼電器輸出接口，實現(xiàn)對外部開關(guān)設(shè)備的控制和判斷功能，結(jié)合外部邏輯狀態(tài)進行電力電子設(shè)備的運行控制。以太網(wǎng)模塊實現(xiàn)外部顯示設(shè)備與控制板之間的通信功能，顯示設(shè)備可進行控制參數(shù)的修改、查看和記錄等功能。
[0044]本實用新型公開提供了一種新型主控板電路，其包括作為交互核心的FPGA芯片，作為運算處理中心的DSP芯片和作為功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分別與所述DSP芯片和所述ARM芯片通信連接，通過基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多處理器架構(gòu)的主控板，可以充分利用各個處理器的性能優(yōu)勢，提高控制板的運算、1擴展、功能控制及可擴展性的能力。
[0045]另外，通過設(shè)置一個電源轉(zhuǎn)換模塊，可以直接連接外部電源，可以將外部接入電源轉(zhuǎn)換為FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分別所需的電源等級。
[0046]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型主控板電路，其特征在于，所述主控板電路包括作為交互核心的FPGA芯片，作為運算處理中心的DSP芯片和作為功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分別與所述DSP芯片和所述ARM芯片通信連接，其中， 所述FPGA芯片實現(xiàn)所述DSP芯片與所述FPGA芯片、所述DSP芯片與所述ARM芯片、所述FPGA芯片與所述ARM芯片、所述主控板電路與功率單元模塊之間的數(shù)據(jù)實時交互傳輸，擴展通信光纖1接口，接收并處理上傳的實時信息，控制功率單元模塊輸出PWM波形，快速處理保護電路采集到的故障信息； 所述DSP芯片負責外部控制模擬量采集工作，并完成實時控制算法高速運算工作；所述DSP芯片具體通過A/D模塊高速采集外部模擬信號，并進行電力電子設(shè)備算法計算，計算所得控制信號經(jīng)過FPGA芯片解碼后下發(fā)至其他模塊； 所述ARM芯片負責電力電子設(shè)備外部開關(guān)控制、邏輯信號的采集工作，系統(tǒng)邏輯功能判斷和處理工作和外圍通信功能擴展，ARM控制器與外部1擴展接口相連，進行控制板的功能控制和外圍接口實現(xiàn)； 所述主控板電路還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，所述電源轉(zhuǎn)換模塊將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為所述FPGA芯片、所述DSP芯片和所述ARM芯片分別所需的電源等級。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主控板電路，其特征在于，所述主控板電路還包括與所述DSP芯片通信連接，采集外部控制模擬量的A/D模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主控板電路，其特征在于，所述主控板電路還包括與所述FPGA芯片通信連接，擴展光纖擴展接口的光纖擴展板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主控板電路，其特征在于，所述光纖擴展板上設(shè)置有至少一個光纖擴展接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的主控板電路，其特征在于，所述主控板電路還包括與所述FPGA芯片通信連接，將檢測到的硬件故障反饋至所述FPGA芯片的保護模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主控板電路，其特征在于，所述主控板電路還包括與所述ARM芯片通信連接，實現(xiàn)RS485通信的RS485模塊、實現(xiàn)以太網(wǎng)通信的以太網(wǎng)通信模塊、擴展接口的1擴展板和通信擴展板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主控板電路，其特征在于，所述1擴展板上設(shè)置有至少一個1擴展接口，所述通信擴展板上設(shè)置有至少一個通信擴展接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主控板電路，其特征在于，所述以太網(wǎng)通信模塊與顯示設(shè)備相連，所述顯示設(shè)備控制所述主控板電路參數(shù)的修改、查看和記錄。
【文檔編號】G05B19/042GK203930404SQ201320609586
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】李忠鋒, 凡念 申請人:深圳市英威騰電氣股份有限公司