温度同步采集装置的制造方法_2

文档序号:8713916阅读:来源:国知局
[0028]NET模块,用于将CPU模块传输过来的温度数据包发送到网络。
[0029]参照图2,ADC模块上设有三排针J1、上拉电阻R11、滤波电阻R12、滤波电容Cll ;该ADC模块的信号输出端OUTl与FPGA模块的第一信号输入端IN21电性连接,该ADC模块的信号输入端INl与FPGA模块的第一信号输出端OUT21电性连接;上拉电阻Rll的一端与ADC模块的片选端CS电性连接,上拉电阻Rll的另一端与电源电性连接;滤波电阻R12的一端与ADC模块的正参考输入端REFIN+电性连接,滤波电阻R12的另一端、滤波电容Cll的一端均与ADC模块的负参考输入端REFIN-电性连接并接地,滤波电容Cll的另一端与三排针Jl的端口 3连接;ADC模块的正极模拟输入端AIN+、电流输出端1UTl均与指排插Jl的端口 I电性连接,ADC模块的负极模拟输入端AIN-、电流输出端1UT2均与三排针Jl的端口 2电性连接。
[0030]ADC模块的主要作用是采集温度信号并将该温度信号进行模数转换,温度信号的处理是AD7792芯片完成的,其处理方法是:温度促使PT100热电偶的电阻值R发生,芯片AD7792输出一个电流信号I加载到PT100热电偶上,根据V=IR,PT100热电偶两端的电压也就发生变化,即温度变化致使PT100热电偶的电阻值R发生变化,PT100两端的电压V也跟随发生变化。芯片AD7792将PT100热电偶两端的电压V进行数字转换,得到这个电压的数值,并将该数据通过上述电路传输至FPGA模块。
[0031]参照图3,FPGA模块上设有源晶体振荡器X2、防反射电阻R21、防反射电阻R22、复位上拉电阻R23、复位开关32、滤波电容021、滤波电容022、滤波电容023、滤波电容024、滤波电容C25、滤波电容C26、滤波电容C27、四排针J2以及电源;该FPGA模块的第二信号输出端0UT22与CPU模块的第一信号输入端IN21电性连接,该FPGA模块的第二信号输入端IN22与CPU模块的第一信号输出端0UT31电性连接;防反射电阻R21的一端与FPGA模块的第一时钟输入端CLKl INPUT电性连接,防反射电阻R22的一端与FPGA模块的第二时钟输入端CLK2 INPUT电性连接,防反射电阻R21的另一端、防反射电阻R22的另一端均与源晶体振荡器X2的时钟输出端CLK2连接;复位上拉电阻R23的一端、复位开关S2的一端均与FPGA模块的第三时钟输入端CLK3 INPUT电性连接,复位上拉电阻R23的另一端、源晶体振荡器X2的电源端VCC2、滤波电容C21的一端均与电源电性连接,复位开关S2的另一端、滤波电容C21的另一端均接地;四排针J2的端口 1、四排针J2的端口 2、滤波电容C22的一端、滤波电容C23的一端、FPGA模块的第一降压输入端STEP-DOWN INl均与电源正极电性连接,滤波电容C22的另一端、滤波电容C23的另一端、滤波电容C24的一端、滤波电容C25的一端、滤波电容C26的一端、滤波电容C27的一端、四排针J2的端口 3、四排针J2的端口 4均与电源负极电性连接并接地,FPGA模块的第一降压输出端STEP-DOWN 0UT1、滤波电容C24的另一端、滤波电容C25的另一端均与FPGA模块的第二降压输入端STEP-DOWN IN2电性连接,滤波电容C26的另一端、滤波电容C27的另一端均与第二降压输出端STEP-DOWN0UT2电性连接。
[0032]在FPGA模块接收来自CPU模块的发送的第一控制信号后,FPGA模块发送第二控制信号控制ADC模块进行采集温度信号,ADC模块中的芯片AD7792将采集并已经模数转换后的温度信号通过SPI总线传输到FPGA模块,FPGA模块将该温度信号存储在其内部的存储器中。
[0033]在FPGA模块到ADC模块上的信号传递:主要由四种线传递,AD_CLK、AD_D1、AD_D0、AD_nCS,这些线构成的第一 SPI总线,信号传递由第一 SPI总线完成,其中FPGA模块是主设备,ADC模块是从设备,FPGA模块主要作用是在CPU模块与ADC模块之间进行通信,传递第二控制信号和温度信号。在采集过程中,首先FPGA模块通过第一 SPI总线发送采集命令给ADC模块,ADC模块启动采集温度信号并将该温度信号进行模数转换,然后ADC模块将采集到的温度信号传输回FPGA模块进行储存。
[0034]在FPGA模块到CPU模块上的信号传递:主要由四种线传递:CLK、M0S1、MIS0、nCS,这四种线构成FPGA模块与CPU模块通信的第二 SPI总线,其中FPGA模块是主设备,CPU模块是总设备,FPGA模块在此起到的作用是将采集到的温度数据传输回CPU模块,并进行一些控制命令的传输。
[0035]SPI是串行外设接口。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,如今越来越多的芯片集成了这种通信协议。SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线。也是所有基于SPI的设备共有的,它们是SDI数据输入、SDO数据输出、SCLK时钟、CS片选。SDO为主设备数据输出,从设备数据输入;SDI为主设备数据输入,从设备数据输出;SCLK为时钟信号,由主设备产生;CS为从设备使能信号,由主设备控制。
[0036]其中,CS是控制芯片是否被选中的,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时,对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。
[0037]接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的,这里先要知道SPI是串行通讯协议,也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因,由SCLK提供时钟脉冲,SDI, SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线,数据在时钟上升沿或下降沿时改变,在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输,输入也使用同样原理。这样,在至少8次时钟信号的改变,就可以完成8位数据的传输。
[0038]要注意的是,SCLK信号线只由主设备控制,从设备不能控制信号线。同样,在一个基于SPI的设备中,至少有一个主控设备。这样传输的特点:这样的传输方式有一个优点,与普通的串行通讯不同,普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据,而SPI允许数据一位一位的传送,甚至允许暂停,因为SCLK时钟线由主控设备控制,当没有时钟跳变时,从设备不采集或传送数据。也就是说,主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议:因为SPI的数据输入和输出线独立,所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同,主要是数据改变和采集的时间不同,在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义。
[0039]参照图4,CPU模块包括CPU芯片、I2C储存器,所述CPU芯片上还设有振荡器Y3、电容C31、电容C32、复位电容C33、上拉电阻R31 ;该CPU芯片的第二信号输出端与NET模块的第一信号输入端电性连接,该CPU芯片的第二信号输入端与NET模块的第一信号输出端电性连接;振荡器Y3的一端、电容C31的一端均与CPU芯片振荡输入端0SC_IN电性连接,振荡器Y3的另一端、电容C32的一端均与CPU模块振荡输出端0SC_0UT电性连接,复位电容C33的一端与CPU芯片复位端nRST电性连接,电容C31的另一端、电容C32的另一端、复位电容C33的另一端均接地;I2C储存器的检测端与上拉电阻R31的一端电性连接,上拉电阻R31的另一端与直流电源电性连接,CPU芯片的1端与I2C储存器总线电性连接。
[0040]参照图5,NET模块包括以太网接口芯片以及网络接口 ;该以太网接口芯片的输入端IN4与CPU模块的第二信号输出端0UT32电性连接、该以太网接口芯片的输出端0UT4与(PU模块的第二信号输入端IN32电性连接;上拉电阻R41的一端与以太网接口芯片的差分信号端TXP电性连接,上拉电阻R41的另一端与网络接口的脉冲信号端TD电性连接;以太网接口芯片的LEDl信号端与网络接口的LED2信号端电性连接;网络接口的GREEN LED信号端与限流电阻R42的一端电性连接,限
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