专利名称：多功能接口卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半实物仿真技术领域，尤其涉及一种在半实物仿真的工程实施中应用的多功能接口卡。
背景技术：
在半实物仿真系统中，目标系统需要大量的IO(input/output输入/输出)信号和PWM(pulse width modulation-脉宽调制)信号。采用传统的设计方法，需要大量的分离元器件，且设计麻烦、体积庞大并占用大量的板卡空间。而Pentium系列或其他高性能运算型CPU虽然运行频率已经超过1GHz，具有强大运算能力，但是运算型CPU编程复杂同时又缺乏丰富的信号接口。
这就需要有一种分离元件少，设计简单，编程简单、信号资源丰富的多功能板卡方法，以满足半实物仿真系统的资源需求。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种分离元件少，设计简单，编程简单、信号资源丰富的多功能板卡方法，以满足半实物仿真系统的资源需求。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种多功能接口卡，由主控CPU芯片、PCI桥芯片及外接接口电路组成；主控CPU芯片与PCI桥芯片连接，主控CPU芯片的外接接口电路包括输入/输出I/O信号接口与脉冲宽度调制PWM信号接口；PCI桥芯片的外接接口电路包括紧凑外部设备互连总线CPCI连接器。
所述的主控CPU芯片与PCI桥芯通过中央处理器总线PowerPC Bus连接。
所述的主控CPU芯片为嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。
所述的PCI桥芯片为PLX公司的PLX9054芯片。
由以上技术方案可知本实用新型所述的多功能接口卡，由主控CPU芯片、PCI桥芯片及外接接口电路组成；主控CPU芯片与PCI桥芯片通过中央处理器总线PowerPC Bus连接，主控CPU芯片的外接接口电路包括输入/输出I/O信号接口与脉冲宽度调制PWM信号接口；PCI桥芯片的外接接口电路包括紧凑外部设备互连总线CPCI连接器。主控CPU芯片为嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。PCI桥芯片为PLX公司的PLX9054芯片。所述的MPC555嵌入式CPU，被强制工作在从模式下，消除了MPC555嵌入式CPU原有的自主运行功能。而利用其片内集成的PWM接口和丰富的I/O接口，组成一种独特的，适合计算机用途的多功能外部设备接口卡。在软件开发上，用户不需要为开发MPC555芯片购买专用的开发软件和开发工具，只需用标准编程语言进行编程，用设备访问的方式就可以操作MPC555芯片上所有的信号接口，大大节约了开发成本。
图1为现有技术所述多功能接口卡结构示意图。
具体实施方式
本实用新型所述的多功能接口卡，其具体实施方式
如图1所示由主控CPU芯片、PCI桥芯片及外接接口电路组成；主控CPU芯片与PCI桥芯片通过中央处理器总线PowerPC Bus连接，主控CPU芯片为嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片；其外接接口电路包括输入/输出I/O信号IO Signals接口与脉冲宽度调制PWM信号PWM Signals接口；PCI桥PCI bridge芯片为PLX公司的PLX9054芯片；其外接接口电路包括紧凑外部设备互连总线CPCI连接器。
所述的MPC555嵌入式CPU，被强制工作在从模式下，消除了MPC555嵌入式CPU原有的自主运行功能。而利用其片内集成的PWM接口和丰富的I/O接口，组成一种独特的，适合计算机用途的多功能外部设备接口卡。
MPC555最初是面向汽车控制领域应用的32位单片机。具有集成度高，功能强大等优点。MPC555的CPU运行频率在50MHz左右，相对于汽车电子设备而言已经足够。但是面对高性能的仿真运算，其运行频率太低，无法满足要求。而Pentium系列或其他高性能运算型CPU虽然运行频率已经超过1GHz，具有强大运算能力，但是运算型CPU又缺乏丰富的信号接口。
本实用新型通过电路结构的设计，能够在一块100mm×160mm大小的板卡上实现32路IO和24路PWM信号的硬件环境，给用户提供丰富的接口信号。MPC555芯片工作在从模式下，它的内核不运行任何代码，它片内的外围电路通过外部接口总线接收其他CPU的控制；此时，它相当于一片非智能的逻辑芯片。作为外部设备板卡插入系统总线。在软件开发上，用户不需要为开发MPC555这种专用的CPU芯片购买专用的开发软件和开发工具，只要在运算型CPU(如Pentium系列或Motorola G4系列)用标准编程语言进行编程，用设备访问的方式就可以操作MPC555芯片上所有的信号接口，大大节约了开发成本。用户能够在已有的VxWorks平台上或Windows平台上使用本板卡。另外MPC555芯片工作在从模式下，它片上的外围电路作为IO信号和PWM信号的产生逻辑，接收来自外部总线的控制而工作。板上的一片PLX公司的9054芯片作为CPCI接口器件，完成PCI总线到PowerPC总线的转换，使系统零槽主控板CPU能够通过PCI总线完成对MPC555芯片的控制，通过软件控制来产生用户需要的各种IO信号和PWM信号。实现设计功能。
多功能接口卡用于柴油机发动机的半实物仿真控制工作过程举例说明该多功能接口卡作为外部设备卡，插入标准的CPCI总线的工控计算机的机箱中。该多功能接口卡提供24路PWM输出信号，并可以8路为一组，重新定义32路数字量I/O信号接口。例如用户可定义16路数字量I/O信号接口用于输入，另16路数字量I/O信号接口用户输出。
工控计算机的主CPU可以是英特尔Pentium系列(也可以是其他高性能通用CPU，如Motorola PowerPC G4)。主CPU板上运行Windows操作系统和用户应用软件、仿真建模工具等软件。多功能接口卡的数字量I/O信号接口线和PWM信号接口线与一台柴油发动机的控制线路相连接。例如一台12气缸的柴油发动机，每个气缸需要一个电磁阀控制喷油量，每个电磁阀需要连接一路PWM信号作为开关控制信号，另外还提供燃油压力需要一台或多台油泵(多级加压)，每个油泵也需要连接一路PWM信号接口作为压力控制信号。
发动机的实际转速通过传动轴直接连接的编码盘，将转速转换为脉冲信号，转速越高，脉冲间距越小。转速脉冲信号连接到数字量I/O信号接口的输入端口。
用户在Windows中通过编程，就可以直接对该多功能板卡的所有信号端口操作。例如，通过输出数字量I/O信号接口给出选通信号可以接通发动机的启动电机，启动发动机，通过与油泵连接的PWM信号接口接通油泵，产生油压，通过与各气缸电磁阀连接的PWM信号接口，控制各气缸喷油时序和喷油量。用户程序通过与发动机转速编码盘连接的输入数字量I/O信号接口可随时获取发动机的转速信息等等。这样就为使用者提供了一个理想的发动机控制开发平台，可以用来调试研究发动的最佳工作参数，分析运行特性等重要工作。
以上所述多功能接口卡，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
与有代表性的具体实施方式
，同时所述多功能接口卡的结构也仅是有代表性的结构；但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种多功能接口卡，其特征在于，由主控CPU芯片、PCI桥芯片及外接接口电路组成；主控CPU芯片与PCI桥芯片连接，主控CPU芯片的外接接口电路包括输入/输出I/O信号接口与脉冲宽度调制PWM信号接口；PCI桥芯片的外接接口电路包括紧凑外部设备互连总线CPCI连接器。
2.根据权利要求1所述的多功能接口卡，其特征在于，所述的主控CPU芯片与PCI桥芯通过中央处理器总线PowerPC Bus连接。
3.根据权利要求1或2所述的多功能接口卡，其特征在于，所述的主控CPU芯片为嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。
4.根据权利要求1或2所述的多功能接口卡，其特征在于，所述的PCI桥芯片为PLX公司的PLX9054芯片。
专利摘要本实用新型所述的多功能接口卡，由主控CPU芯片、PCI桥芯片及外接接口电路组成；主控CPU芯片与PCI桥芯片通过中央处理器总线PowerPC Bus连接。主控CPU芯片为嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。PCI桥芯片为PLX公司的PLX9054芯片。所述的MPC555嵌入式CPU，被强制工作在从模式下，消除了MPC555嵌入式CPU原有的自主运行功能。而利用其片内集成的PWM接口和丰富的I/O接口，组成一种独特的，适合计算机用途的多功能外部设备接口卡。在软件开发上，用户不需要为开发MPC555芯片购买专用的开发软件和开发工具，只需用标准编程语言进行编程，用设备访问的方式就可以操作MPC555芯片上所有的信号接口，大大节约了开发成本。
文档编号G06F3/00GK2795930SQ20052001749
公开日2006年7月12日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者唐智勇, 孟凡良 申请人:北京华力创通科技有限公司