8为或者16为8080接口，最高总线速度30MHz。触摸屏贴在显示上面，控制器集成在显示屏背面。触摸屏和显示屏一起接在N1S II的液晶屏控制器接口上。
[0025]一个电源转换系统，由于所需电压种类较多，所以采用两片单通道降压式开关稳压芯片产生提供5V和28V电源，分别给3-5V功率放大器和28V功率放大器供电。另外一片三通道降压式开关电源产生3.3V、2.5V和1.2V三中电压，为FPGA的1 口和外设、VCCA、PLL供电。
[0026]信号发生器模块设定三个输入参数，分别控制信号的频率、相位和脉冲宽度，频率调节范围为ΙΗζ-ΙΟΟΗζ ;相位调节范围为lus-50ms，以O相位为基准；脉宽调节范围为Ius-1Oms0输出计数器模块设定一个计数参数，计数范围为0-50000。频率、相位、脉宽和计数器的宽度分别8位、16位、16位、16位，因此每一路信号源的控制字为56位。由于FPGA引脚数有限，因此再构建一个SPI接收器，SPI接收器采用Motorola的SPI协议，数据宽度设为64bit，使用四个片选端分别控制四个信号发生器。
[0027]一个N1S II处理器，根据外设需求在其内部集成了 6个GP10，两路SPI控制器，两路PWM发生器，一个8080总线接口的液晶屏控制器，一个遥控接收端口，一个EPCS控制器和一个SDRAM控制器。GP1用于控制信号发生器的复位和使能，SPI控制器分两种模式，其中一种是8位单通道主设备，用于控制FLASH存储器，另外一种是16位四通道，用于控制信号发生器，连续发四个字就可以控制一路信号发生器。两路PWM分别用于液晶屏背光调节和驱动蜂鸣器。液晶屏控制用于控制液晶屏的显示内容以及读取触摸屏的信息，EPCS和SDRAM控制器是系统必备设备，用于读取程序存储器数据和控制程序运行空间。
[0028]采用uC / OS II实时操作系统，该系统属于一种基于优先级的可抢占式的硬实时内核，他属于一个完整、可移植、可固话、可裁剪的抢占式多任务内核，包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。
【主权项】
1.一种光电子能谱仪信号源，包括:一个FPGA控制器、一个SDRAM存储器、一个FLASH存储器、一个带触摸屏的显示屏、四个功率放大器、一个红外接收头、一个电源接头、四个信号输出、一个红外接收头以及一个电源控制系统。本发明通过利用FPGA芯片控制外部的四路功率放大器产生四路频率、相位、脉宽、以及脉冲数均可调的信号，用来驱动光电子能谱仪。每路信号源频率调节范围为ΙΗζ-ΙΟΟΗζ ;相位调节范围为lus-50ms，以O相位为基准；脉宽调节范围为lus-lOms，以0.1 %占空比计算。频率、相位、脉宽调节精度分别为1Hz、IusUus0另外在FPGA内部嵌入N1S II处理器作为核心控制整个信号源。
2.根据权利要求1所述的信号源，其特征在于，所述的FPGA芯片包括:红外接收头接口、FLASH控制器接口、两个PLL时钟倍频模块、一个液晶屏控制接口、一个N1S II处理器、一个4通道64位的SPI接收器、4个信号发生器、4个输出计数器。两个PLL时钟倍频模块分别为N1S II处理器和4个信号发生器提供高频时钟，N1S II处理器与SPI接收器相连控制信号发生器，信号发生器与输出计数器相连控制输出脉冲个数。
3.根据权利要求1所述的信号源，其特征在于，还包括:大容量的SDRAM和串行FLASH与N1S II处理器相连，SDRAM用于提供程序运行空间，FLASH用于存储程序。
4.根据权利要求1所述的信号源，其特征在于，所述的显示屏由液晶屏驱动器、液晶屏背光电路、液晶屏偏压电路和触摸屏控制器构成。
5.根据权利要求1或4所述的信号源，其特征在于，还包括:由CPLD和SRAM构成的液晶屏驱动电路、由升压电源芯片构成的液晶屏背光和偏压驱动电路以及由AD转换器构成的触摸屏控制电路，CPLD与N1S II处理器相连，AD转换器与CPLD相连。
6.根据权利要求1所述的信号源，其特征在于，还包括:一个红外线接收头与N1SII处理器相连用于作为辅助输入设备。
7.根据权利要求1所述的信号源，其特征在于，所述的四路功率放大器，其中三路由缓冲器和低压MOSFET驱动器构成，用于输出3-5VTTL信号，另外一路由缓冲器和高压MOSFET驱动器构成，缓冲器和FPGA内部的信号发生器相连。MOSFET的输出接光电子能谱仪。
8.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述的电源由两片单通道降压开关电源和一片三通道降压开关电源构成。其中一片单通道降压开关电源为28V功率放大器提供28V电源，另外一片单通道降压开关电源为TTL功率放大器以及显示屏提供5V电源，三通道降压开关电源产生3.3V、2.5V和1.2V电源，3.3V为FPGA的1 口、SDRAM、FLASH供电，2.5V为FPGA的VCCA供电，1.2V为FPGA内核和PLL供电。
【专利摘要】本发明公开了一种光电子能谱仪信号源，涉及一种信号源，由FPGA控制系统、大容量的SDRAM存储器和FLASH存储器、带触摸屏的显示屏、四路大功率的功率放大器以及一套电源转换和控制装置组成。通过在FPGA内部嵌入NIOS？II软核处理器，并运行uC/OS-II操作系统控制个信号源。使用一个电源适配器供电，输出四路调制信号，其中三路为3-5VTTL电平输出，一路为28V高压电平输出，输出功率高达12W。每路信号源频率调节范围为1Hz-100Hz；相位调节范围为1μs-50ms，以0相位为基准；脉宽调节范围为1μs-10ms，以0.1％占空比计算。频率、相位、脉宽调节精度分别为1Hz、1μs、1μs。可以提供光电子能谱仪所需的四路信号源。
【IPC分类】G01N23-227
【公开号】CN104569020
【申请号】CN201310517319
【发明人】邓宏贵, 胡浩, 蒋芳清, 雷彬, 蒋宇, 杨芳
【申请人】中南大学, 长沙高新开发区麓创电子科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月29日