一种运动控制卡的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种运动控制卡，包括控制芯片、存储模块、通信接口、IO口、检测电路和人机接口，所述的控制芯片包括相互连接的型号为TMS320的DSP芯片和型号为XC6SLX16的FPGA芯片；所述的控制芯片通过通信接口与人机接口连接；所述的存储模块和IO口均连接在控制芯片上；所述的检测电路连接IO口和控制芯片上的FPGA芯片；所述的检测电路包括输出口检测电路和输入口检测电路。本实用新型通过上述原理，能够检测各接口是否正常，并将检测信息提供给用户，提高设备的可维护性，减少因返修带来的成本。
【专利说明】一种运动控制卡
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业控制卡领域，具体涉及一种运动控制卡。
【背景技术】
[0002]目前的运动控制卡产品都含有各种输入、输出口，且数量较多，如用于驱动电机驱动器的脉冲、方向输出口，用于接收开关信号的输入接口。但目前在工业控制卡领域，产品不具备对IO 口(即输入、输入口，以下简称为IO 口)进行自检测的能力，对于装机商而言，无法在装机调试时检测运动控制卡所有IO 口是否正常，从而增加其设备出厂后出现故障的几率；对于终端用户而言，在其设备IO 口出现故障时，无法快速找到并排除故障源，并通常认为是运动控制卡本身出现故障，进而优先考虑要求运动控制卡生产商更换或维修控制卡，造成不必要的返修；如果卡本身可以快速确定为IO故障，则用户可以及时采用备用方案(如使用卡上其他类似口来替代)，可以避免终端用户因返修而造成的浪费时间，延误工期等问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种运动控制卡，能够检测各接口是否正常，并将检测信息提供给用户，提高设备的可维护性，减少因返修带来的成本。
[0004]为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案:一种运动控制卡，包括控制芯片、存储模块、通信接口、IO 口、检测电路和人机接口，所述的控制芯片包括相互连接的型号为TMS320的DSP芯片和型号为XC6SLX16的FPGA芯片；所述的控制芯片通过通信接口与人机接口连接；所述的存储模块和IO 口均连接在控制芯片上；所述的检测电路连接IO口和控制芯片上的FPGA芯片；所述的检测电路包括输出口检测电路和输入口检测电路。控制卡主芯片主要是接收人机接口的指令，并根据指令控制检测电路进行IO 口的检测，将检测结果反馈给上位机，此处还将检测结果进行存储备份，便于问题追溯。控制芯片主要由DSP芯片和FPGA芯片组成，DSP芯片完成上位机通信(数据、指令传输)，FPGA芯片实现检测回路控制，FPGA接收DSP检测指令，并将结果返回给DSP，DSP将结果反馈给人机接口进行显示，同时进行数据存储。控制芯片对各个检测电路模块进行管理，同时还完成控制卡上其他基本功能。检测电路主要是依据输入\输出口的特性设计的检测回路。
[0005]进一步地，所述的输出口检测电路包括相互连接的74HC151数据选择器和PS2801-4芯片，74HC151数据选择器和PS2801-4芯片均连接FPGA芯片。输出口检测电路的原理为IO 口与74HC151数据选择器连接，FPGA芯片控制输出口状态，然后将信息传递给74HC151数据选择器，通过ABC地址选通，PS2801-4芯片将信号输出，FPGA芯片检测，然后FPGA将检测后的结果传输给DSP芯片，DSP芯片将结果反馈给上位机。上位机通过对比确定是否存在故障(这里也可在FPGA或DSP里判断是否存在故障，并将判断后的信息反馈给上位机)。
[0006]进一步地，所述的输入口检测电路为MOS管输入口检测电路。输入口检测电路检测原理为人机接口输入测试指令，然后指令传递给控制芯片，控制芯片再控制输入口检测电路上的MOS管，控制芯片读取输入口状态。在检测模式下，通过控制MOS管是否导通，将输入信号拉低，从而改变输入口状态，当控制芯片识别到该状态改变时，即说明输入口有效，电路正常。
[0007]进一步地,所述的输入口检测电路包括光稱合器U4、光稱合器U5、光稱合器U6、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、二极管D1、二极管D2和MOS管Q1，所述的光耦合器U4的引脚C接上拉电阻R12并连接控制芯片的输出端E11，光耦合器U5的引脚C接上拉电阻R14并连接控制芯片的输出端A13，光耦合器U6的引脚H、电阻R16和控制芯片的输出端ElO依次串联连接；所述的光耦合器U4的引脚K、二极管Dl和MOS管Ql的漏极3依次串联连接，光耦合器U5的引脚K、二极管D2和MOS管Ql的漏极3依次串联连接；所述的光耦合器U4的引脚A、光耦合器U5的引脚A、光耦合器U6的引脚A和光耦合器U6的引脚C均分别连接上拉电阻R11、R13、Rl 5到5V电源，电源并接旁路电容C9 ;所述的光耦合器U4的引脚E、光耦合器U5的引脚E和MOS管Ql的源极2均接地；所述的光耦合器U4的C脚接上拉电阻R12到3.3V，电源接旁路电容C6 ;光耦合器U5的C脚接上拉电阻R14到3.3V，电源接旁路电容C7 ;光耦合器U6的C脚接上拉电阻R15到5V，电源接旁路电容C9 ;光耦合器U6的引脚A接3.3V电源，电源并接旁路电容C8 ;光耦合器U6的引脚E连接MOS管Ql的栅极，电阻R17并接在栅极和地之间；所述的光耦合器U4的引脚K与二极管Dl的公共端连接输入引脚IN1，光耦合器U5的引脚K与二极管D2的公共端连接输入引脚IN2。该电路为最优输入电路。
[0008]进一步地，所述的通信接口为RS232/485、USB接口或网口。
[0009]进一步地，所述的人机接口为PC机或HMI/PAD控制器。此部分主要是发出检测指令及检测结果显示(如PC机上有专用软件)，对PC的通信采用从USB或网口，对HMI/PAD的通信采用RS232/485接口。
[0010]进一步地，所述的存储模块的型号为K9F2G08U0B。
[0011]人机接口发出测试指令，板卡的控制芯片收到指令后进行指令解析，然后控制相应检测电路动作，并读取被测接口的信号，控制芯片将信号状态传递给外部终端(PC机或HMI/PAD)，同时内部进行状态存储，检测的信息可存储、读取。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型采用如上部件之间的连接关系，加入检测电路，装机商和终端用户均能够检测各接口是否正常，并将检测信息提供给装机商和用户，使其快速找到问题所在，进而找到处理故障的方法，提高设备的可维护性，减少因返修带来的成本，提升运动控制卡的用户体验和满意度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的示意图；
[0014]图2为本实用新型的输入口检测电路图；
[0015]图3为本实用新型的输出口检测电路框图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步阐述，本实用新型的实施例不限于此。[0017]实施例1:
[0018]如1-3图所示，本实用新型包括控制芯片、存储模块、通信接口、IO 口、检测电路和人机接口，通信接口为RS232/485、USB接口或网口，人机接口为PC机或HMI/PAD控制器，存储模块的型号为K9F2G08U0B。控制芯片包括相互连接的型号为TMS320的DSP芯片和型号为XC6SLX16的FPGA芯片。另外，控制芯片通过通信接口与人机接口连接；存储模块和IO口均连接在控制芯片上。检测电路连接IO 口和控制芯片上的FPGA芯片；检测电路包括输出口检测电路和输入口检测电路。人机接口发出测试指令，板卡的控制芯片收到指令后进行指令解析，然后控制相应检测电路动作，并读取被测接口的信号，控制芯片将信号状态传递给外部终端(PC机或HMI/PAD)，同时内部进行状态存储，检测的信息可存储、读取。
[0019]采用如上部件之间的连接关系，加入检测电路，装机商和终端用户均能够检测各接口是否正常，并将检测信息提供给装机商和用户，使其快速找到问题所在，进而找到处理故障的方法，减少因返修带来的浪费时间及工期问题。若产品出口到其他国家，控制卡用户可只将检测结果发回，由本部技术人员来判断问题，这样不仅减少了运输时间和高额国际运费，控制卡用户本身的体验和满意程度也得到提高。
[0020]实施例2:
[0021]本实施例在实施例1的基础上优选具体方案如下:输出口检测电路包括相互连接的74HC151数据选择器和PS2801-4芯片，74HC151数据选择器和PS2801-4芯片均连接FPGA芯片。通过该种输出口检测电路，IO 口与74HC151数据选择器连接，通过上位机对比确定是否存在故障(这里也可在FPGA或DSP里判断是否存在故障，并将判断后的信息反馈给上位机)，使用简单方便，判断结果准确，降低操作难度，即便是非控制卡生产商也能快速找到问题，诊断更方便。
[0022]实施例3:
[0023]本实施例在任意一个实施例的基础上优选基体方案如下:输入口检测电路包括光耦合器U4、光耦合器U5、光耦合器U6、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、二极管D1、二极管D2和MOS管Q1，所述的光耦合器U4的引脚C接上拉电阻Rl2并连接控制芯片的输出端E11，光耦合器U5的引脚C接上拉电阻R14并连接控制芯片的输出端A13，光耦合器U6的引脚H、电阻R16和控制芯片的输出端ElO依次串联连接；所述的光耦合器U4的引脚K、二极管Dl和MOS管Ql的漏极3依次串联连接，光耦合器U5的引脚K、二极管D2和MOS管Ql的漏极3依次串联连接；所述的光I禹合器U4的引脚A、光f禹合器U5的引脚A、光f禹合器U6的引脚A和光f禹合器U6的引脚C均分别连接上拉电阻R11、Rl3、Rl 5到5V电源，电源并接旁路电容C9 ;所述的光耦合器U4的引脚E、光耦合器U5的引脚E和MOS管Ql的源极2均接地；所述的光耦合器U4的C脚接上拉电阻R12到3.3V，电源接旁路电容C6 ;光耦合器U5的C脚接上拉电阻R14到
3.3V，电源接旁路电容C7 ;光耦合器U6的C脚接上拉电阻R15到5V，电源接旁路电容C9 ；光耦合器U6的引脚A接3.3V电源，电源并接旁路电容C8 ;光耦合器U6的引脚E连接MOS管Ql的栅极，电阻R17并接在栅极和地之间；所述的光耦合器U4的引脚K与二极管Dl的公共端连接输入引脚IN1，光耦合器U5的引脚K与二极管D2的公共端连接输入引脚IN2。该电路为最优电路。
[0024]在检测模式下，通过控制MOS管是否导通，将输入信号拉低，从而改变输入口状态，当控制芯片识别到该状态改变时，即说明输入口有效，电路正常。降低了输入口测试难度，使装机商和用户快速找到问题所在，进而找到处理故障的方法。
[0025]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种运动控制卡，其特征在于:包括控制芯片、存储模块、通信接口、IO 口、检测电路和人机接口，所述的控制芯片包括相互连接的型号为TMS320的DSP芯片和型号为XC6SLX16的FPGA芯片；所述的控制芯片通过通信接口与人机接口连接；所述的存储模块和IO 口均连接在控制芯片上；所述的检测电路连接IO 口和控制芯片上的FPGA芯片；所述的检测电路包括输出口检测电路和输入口检测电路。
2.根据权利要求1所述的一种运动控制卡，其特征在于:所述的输出口检测电路包括依次连接的PS2801-4芯片、74HC151数据选择器和光耦合器U3，光耦合器U3和PS2801-4芯片均连接FPGA芯片。
3.根据权利要求1所述的一种运动控制卡，其特征在于:所述的输入口检测电路为MOS管输入口检测电路。
4.根据权利要求3所述的一种运动控制卡，其特征在于:所述的输入口检测电路包括光耦合器U4、光耦合器U5、光耦合器U6、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、二极管D1、二极管D2和MOS管Q1，所述的光耦合器U4的引脚C接上拉电阻Rl2并连接控制芯片的输出端ElI，光耦合器U5的引脚C接上拉电阻R14并连接控制芯片的输出端A13，光耦合器U6的引脚H、电阻R16和控制芯片的输出端ElO依次串联连接；所述的光耦合器U4的引脚K、二极管Dl和MOS管Ql的漏极3依次串联连接，光耦合器U5的引脚K、二极管D2和MOS管Ql的漏极3依次串联连接；所述的光I禹合器U4的引脚A、光f禹合器U5的引脚A、光f禹合器U6的引脚A和光f禹合器U6的引脚C均分别连接上拉电阻R11、R13、R1 5到5V电源，电源并接旁路电容C9 ;所述的光耦合器U4的引脚E、光耦合器U5的引脚E和MOS管Ql的源极2均接地；所述的光耦合器U4的C脚接上拉电阻R12到3.3V，电源接旁路电容C6 ;光耦合器U5的C脚接上拉电阻R14到3.3V，电源接旁路电容C7 ;光耦合器U6的C脚接上拉电阻R15到5V，电源接旁路电容C9 ;光耦合器U6的引脚A接3.3V电源，电源并接旁路电容C8 ;光耦合器U6的引脚E连接MOS管Ql的栅极，电阻R17并接在栅极和地之间；所述的光耦合器U4的引脚K与二极管Dl的公共端连接输入引脚IN1，光耦合器U5的引脚K与二极管D2的公共端连接输入引脚IN2。
5.根据权利要求1所述的一种运动控制卡，其特征在于:所述的通信接口为RS232/485、USB 接口或网口。
6.根据权利要求1所述的一种运动控制卡，其特征在于:所述的人机接口为PC机或HMI/PAD控制器。
7.根据权利要求1所述的一种运动控制卡，其特征在于:所述的存储模块的型号为K9F2G08U0B。
【文档编号】G05B19/042GK203595921SQ201320802494
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】宋莹君, 苏爱林, 谭平 申请人:成都乐创自动化技术股份有限公司