可配置IO控制卡及控制装置的制作方法

可配置io控制卡及控制装置
技术领域
1.本实用新型涉及控制卡领域，特别涉及一种可配置io控制卡及控制装置。


背景技术：

2.现有的io控制卡，例如凌华、雷赛等公司的都为固定配置即输入输出口个数固定，凌华的一般为16路输出口和16路输入，雷赛的为32路输入和32路输出或者16路输入和16路输入。
3.设备厂在使用这些io控制卡时，需要根据使用的最大数量来选择需要的io控制卡型号。比如设备需要17路输出和5路输入就必须选择32路输出和32路输入的，有很多输入输出端口没有被使用到，造成了很大的浪费；再比如选择的是16路输入和16路输出，已经使用了15个输出口，但是设备要临时增加几路输出口，导致输出数量不够，就必须更换更大型号io控制卡，使用的时候极不方便。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种可配置io控制卡及控制装置，旨在解决由于io控制卡输入输出口个数固定而影响io控制卡的使用灵活性的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出可配置io控制卡，包括：
6.电控板；
7.处理器，设置于所述电控板上，所述处理器用于通过pci总线与上位机之间通讯连接；
8.多个输入/输出端口，设置于所述电控板上；
9.输入输出选择电路，设置于所述电控板上，所述输入输出选择电路的多个第一端与多个所述输入/输出端口一一对应连接，所述输入输出选择电路的多个第二端与所述处理器的多个信号端一一对应连接；其中，
10.所述处理器，用于接收所述上位机输出的输入/输出选择控制信号，并根据所述输入/输出设置控制信号设置所述输入输出选择电路与每一所述输入/输出端口之间的信号传输方向。
11.可选地，所述电控板上还设置有多个寄存器，多个所述寄存器与多个所述输入/输出端口一一对应连接，用于存储多个所述输入/输出端口的输入/输出状态，所述处理器用于根据所述输入/输出设置控制信号，控制多个所述输入/输出端口向多个所述寄存器写入或读取输入/输出状态，以设置所述输入输出选择电路与每一所述输入/输出端口之间的信号传输方向。
12.可选地，所述电控板上还设置有滤波电路，所述滤波电路串联设置于所述寄存器和所述输入/输出端口之间，用于对所述输入/输出端口的输入信号进行滤波处理后得到输入状态，并将所述输入状态写入至所述寄存器。
13.可选地，所述电控板上还设置有电平选择电路，所述电平选择电路的输出端与所
述滤波电路电连接，用于设置所述输入/输出端口的输入有效电平。
14.可选地，所述电控板上还设置有隔离电路，所述隔离电路的输出端与所述电平选择电路的输入端连接，用于对输入信号进行隔离处理后输出至所述电平选择电路。
15.可选地，所述电控板上还设置有放大电路，所述放大电路的输入端与所述输入/输出端口电连接，所述放大电路用于将输入/输出端口的输出信号放大。
16.可选地，所述处理器设置有pci ip核，所述pci ip核用于通过pci总线与上位机之间通讯连接。
17.可选地，所述电控板上还设置有fpga芯片，所述输入输出选择电路、所述输入/输出端口和所述处理器集成设置于所述fpga芯片。
18.可选地，所述电控板上还设置有金手指，所述金手指用于连接所述上位机，所述pci ip核与所述金手指电连接，所述pci ip核还用于通过所述金手指实现与上位机之间通讯连接。
19.本实用新型提出一种控制装置，所述控制装置包括如上所述的可配置io控制卡。
20.本实用新型中的可配置io控制卡通过设置电控板、pci ip核、输入/输出端口及输入输出选择电路；其中，pci ip核、输入/输出端口及输入输出选择电路设置于所述电控板上，输入/输出端口包括多个输入/输出端口，输入输出选择电路分别与所述输入/输出端口和输入输出选择电路电连接。所述pci ip核用于通过pci总线实现和上位机之间的通讯，以接收所述上位机的控制信号，所述输入输出选择电路用于根据所述控制信号设置所述输入/输出端口中输入端口的数量和输出端口的数量。工作时，pci ip核通过pci总线用于处理上位机应用程序发过来的信号，输入输出选择电路根据上位机发出的控制信号设置输入/输出端口中输入端口和输出端口的数量。在输入/输出端口被设置为输入端口时，上位机控制输入输出选择电路，以使得该输入/输出端口读取输入状态信号；在输入/输出端口被设置为输出端口时，上位机控制输入输出选择电路，以使得该输入/输出端口读取输出状态信号，上位机控制通过输入输出选择电路，可以设置任意一个输入/输出端口的输入状态或输出状态，实现了输入/输出端口中输入端口的数量和输出端口的数量的任意设置。本实用新型解决由于io控制卡输入输出口个数固定而影响io控制卡的使用灵活性的问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
22.图1为本实用新型输入输出选择电路一实施例的结构示意图；
23.图2为本实用新型可配置io控制卡一实施例的的结构示意图。
24.附图标号说明：
25.标号名称标号名称10处理器20输入/输出端口30输入输出选择电路40寄存器50滤波电路60电平选择电路
70隔离电路80放大电路90pci ip核
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26.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
29.本实用新型提出可配置io控制卡，旨在解决由于io控制卡输入输出口个数固定而影响io控制卡的使用灵活性的问题。
30.参照图1，在本实用新型一实施例中，该可配置io控制卡包括：
31.电控板；
32.处理器10，设置于所述电控板上，所述处理器10用于通过pci总线与上位机之间通讯连接；
33.多个输入/输出端口20，设置于所述电控板上；
34.输入输出选择电路30，设置于所述电控板上，所述输入输出选择电路30的多个第一端与多个所述输入/输出端口20一一对应连接，所述输入输出选择电路30的多个第二端与所述处理器10的多个信号端一一对应连接；其中，
35.所述处理器10，用于接收所述上位机输出的输入/输出选择控制信号，并根据所述输入/输出设置控制信号设置所述输入输出选择电路30与每一所述输入/输出端口20之间的信号传输方向。
36.在本实施例中，多个输入/输出端口20中每一个输入/输出端口20都可以被设置为输入端口或输出端口，也可以被闲置。输入/输出端口20中的输入端口的数量和输出端口的数量可以任意设置。在使用过程中，在需要多输入端口时，输入/输出端口20可以全被设置为输入端口，在需要多输出端口时，输入/输出端口20可以全被设置为输出端口，也可以设置为若干个输入端口和若干个输出端口。
37.输入输出选择电路30的多个第一端与多个输入/输出端口20一一对应连接，输入输出选择电路30的多个第二端与处理器10的多个信号端一一对应连接，输入输出选择电路30与每一输入/输出端口20之间的信号传输方向。在对应的输入/输出端口20与输入输出选
择电路30之间的信号传输方向被设置为由输入/输出端口20流向输入输出选择电路30时，该输入/输出端口20被设置为输入端口；在对应的输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向被设置为由输入输出选择电路30流向输入/输出端口20时，该输入/输出端口20被设置为输出端口。
38.输入输出选择电路30与每一输入/输出端口20之间的信号传输方向根据上位机输出的输入/输出选择控制信号设置，每一个输入/输出端口20对应一个输入/输出选择控制信号，输入/输出选择控制信号包括控制输入/输出端口20设置为输入端口、设置为输出端口和闲置三种状态。
39.在输入/输出端口20被设置为输入端口时，上位机向处理器10发送设置为输入端口的输入/输出选择控制信号，输入输出选择电路30根据设置为输入端口的输入/输出选择控制信号，将对应的输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向设置为由输入/输出端口20流向输入输出选择电路30。
40.在输入/输出端口20被设置为输出端口时，上位机向处理器10发送设置为输出端口的输入/输出选择控制信号，输入输出选择电路30根据设置为输出端口的输入/输出选择控制信号，将对应的输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向设置为由输入输出选择电路30流向输入/输出端口20。
41.在输入/输出端口20被闲置时，处理器10没有接收到上位机发送的输入/输出选择控制信号，输入输出选择电路30对应的输入/输出端口20不存在信号的传输。
42.本实施例采用基于pfga的双向引脚电路，该电路可以实现fpga的待配置双向引脚信号传输方向的设置。
43.具体地，在待配置双向引脚所需的引脚方向被设置为输入时，则改变该引脚方向和对应配置的寄存器方向的电平，例如，若之前该引脚寄存器寄存的电平为低电平，更改至高电平后，该引脚被设置为输入引脚。
44.在待配置双向引脚所需的引脚方向被设置为输出时，则读取该引脚方向和对应配置的寄存器方向的电平，对应寄存器寄存的该输出状态直接输出至对应输出口。例如，若对应配置的寄存器寄存的为低电平，引脚方向被设置为输出时，该引脚通过直接读取寄存器，被设置为低电平，该引脚被设置为输出引脚。
45.双向引脚信号传输方向的设置通过读取或写入寄存器的电平值，改变对应引脚的电平状态，以改变信号的传输方向，由于信号的传输方向大多是由高电平到低电平，一般情况下，输入引脚设置为高电平，输出引脚设置为低电平。
46.本实施例的工作原理是，工作时，多个输入/输出端口20中每一个输入/输出端口20与输入输出选择电路30的信号传输方向都由对应的输入/输出选择控制信号控制，上位机向处理器10发送输入/输出选择控制信号，输入输出选择电路30根据设置为输入/输出选择控制信号，设置对应的输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向。其中，在输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向被设置为由输入/输出端口20流向输入输出选择电路30时，该输入/输出端口20被设置为输入端口；在输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向被设置为由输入输出选择电路30流向输入/输出端口20时，该输入/输出端口20被设置为输出端口，可以任意地设置输入端口和输出端口。本实用新型解决了由于io控制卡输入输出口个数固定而影响io控制卡的使用灵
活性的问题。
47.本实用新型中的可配置io控制卡通过设置电控板、处理器10、输入/输出端口20及输入输出选择电路30；其中，处理器10、输入/输出端口20及输入输出选择电路30设置于电控板上，输入/输出端口20设置有多个，输入输出选择电路30的多个第一端与多个输入/输出端口20一一对应连接，输入输出选择电路30的多个第二端与处理器10的多个信号端一一对应连接，处理器10通过pci总线与上位机之间通讯连接，处理器10，用于接收上位机输出的输入/输出选择控制信号，并根据输入/输出设置控制信号设置输入输出选择电路30与每一输入/输出端口20之间的信号传输方向。工作时，多个输入/输出端口20中每一个输入/输出端口20与输入输出选择电路30的信号传输方向都由对应的输入/输出选择控制信号控制，上位机向处理器10发送输入/输出选择控制信号，输入输出选择电路30根据设置为输入/输出选择控制信号，设置对应的输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向。其中，在输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向被设置为由输入/输出端口20流向输入输出选择电路30时，该输入/输出端口20被设置为输入端口；在输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向被设置为由输入输出选择电路30流向输入/输出端口20时，该输入/输出端口20被设置为输出端口，可以任意地设置输入端口和输出端口。本实用新型解决了由于io控制卡输入输出口个数固定而影响io控制卡的使用灵活性的问题。
48.参照图1，在一实施例中，所述电控板上还设置有多个寄存器40，多个所述寄存器40与多个所述输入/输出端口20一一对应连接，用于存储多个所述输入/输出端口20的输入/输出状态，所述处理器10用于根据所述输入/输出设置控制信号，控制多个所述输入/输出端口20向多个所述寄存器40写入或读取输入/输出状态，以设置所述输入输出选择电路30与每一所述输入/输出端口20之间的信号传输方向。
49.在本实施例中，输入/输出端口20在设置为输入端口时，处理器对输入/输出端口20的输入端口状态进行锁存、滤波等操作后，将输入状态写入对应的输入端口寄存器40，上位机通过pci总线读取输入端口寄存器40中的输入状态，输入输出选择电路30根据上位机发出的输入状态信号将该输入/输出端口20设置为输入端口。
50.输入/输出端口20在设置为输出端口时，上位机预先通过pci总线写入输出状态，并将其锁存到对应的输出端口寄存器40，在该输入/输出端口20被设置为输出端口时，输入输出选择电路30直接读取对应的输出端口寄存器40的输出状态信号，设置为输出端口。
51.参照图1，在一实施例中，所述电控板上还设置有滤波电路50，所述滤波电路50串联设置于所述寄存器40和所述输入/输出端口20之间，用于对所述输入/输出端口20的输入信号进行滤波处理后得到输入状态，并将所述输入状态写入至所述寄存器40。
52.在本实施例中，多个输入/输出端口20配置成输入端口时，该输入端口状态进行通过滤波电路50进行滤波处理后，将输入状态写入对应的输入口寄存器40，上位机通过pci总线读取输入口寄存器40的输入状态。
53.参照图2，在一实施例中，所述电控板上还设置有电平选择电路60，所述电平选择电路60的输出端与所述滤波电路50电连接，用于设置所述输入/输出端口20的输入有效电平。
54.在本实施例中，电平选择电路60用于设置输入有效电平，在输入信号处于有效电
平时导通，不处于有效电平时关断以控制输入信号的流入。
55.其中，输入有效电平可设置为上拉或者下拉来选择是高电平导通还是低电平导通等形式。例如，在输入有效电平被设置为高电平导通时，电平选择电路60控制高电平流入，低电平不流入。
56.参照图2，在一实施例中，所述电控板上还设置有隔离电路70，所述隔离电路70的输出端与所述电平选择电路60的输入端连接，用于对输入信号进行隔离处理后输出至所述电平选择电路60。
57.在本实施例中，隔离电路70减少外界电路和输入输出选择电路30之间的相互干扰，两个电路之间没有电气上的直接联系。外界电路与输入输出选择电路30之间是相互绝缘的，同时输入输出选择电路30能够接收到外界电路的输入信号。
58.参照图2，在一实施例中，所述电控板上还设置有放大电路80，所述放大电路80的输入端与所述输入/输出端口20电连接，所述放大电路80用于将输入/输出端口20的输出信号放大。
59.在本实施例中，放大电路80用于将输入/输出端口20的输出信号进行隔离放大，放大后的输出信号用于驱动大功率电磁阀等设备，并加入反向二极管，防止反向电动势影响系统稳定性。
60.参照图2，在一实施例中，所述处理器设置有pci ip核90，所述pci ip核90用于通过pci总线与上位机之间通讯连接。
61.在本实施例中，pci ip核90可以实现pci协议物理层到数据链路层、再到事务层的协议接口信号转换，通过外设部件互连标准总线(peripheral component interconnect，pci)实现与上位机的通讯。
62.在一实施例中，所述电控板上还设置有fpga芯片，所述输入输出选择电路30、所述输入/输出端口20和所述处理器10集成设置于所述fpga芯片。
63.在本实施例中，输入输出选择电路30、输入/输出端口20和处理器10集成设置于fpga芯片，fpga芯片以现场可编程门阵列fpga为控制核心，实现输入/输出端口20与输入输出选择电路30之间的信号传输方向的设置。
64.在一实施例中，所述电控板上还设置有金手指，所述金手指用于连接所述上位机，所述pci ip核90与所述金手指电连接，所述pci ip核90还用于通过所述金手指实现与上位机之间通讯连接。
65.在本实施例中，金手指用于在控制卡插入至上位机时，与上位机电连接，处理器10中设置有pci ip核90，处理器10的pci ip核与pci金手指电连接，pci ip核通过pci金手指与上位机通讯连接，以接收上位机发出的输入/输出选择控制信号。
66.本实用新型提出一种控制装置。
67.该控制装置包括如上所述的可配置io控制卡，该控制装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
68.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。