一种用于仿真实验的硬件平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于仿真实验的硬件平台，包括宿主机和至少一组测试系统，所述宿主机通过路由器和以太网与每一组测试系统连接通信；所述每一组测试系统均包括仿真器和主控计算机，所述仿真器和主控计算机通过USB数据采集卡进行通信。本实用新型的用于仿真实验的硬件平台通过在仿真器和主控计算机之间采用USB数据采集卡进行通信，提高了仿真器和主控计算机的通信速度，缩短了仿真实验的周期，而且所述的硬件平台可以同步进行多组仿真实验，实验效率高。
【专利说明】—种用于仿真实验的硬件平台
【技术领域】
[0001]本实用新型属于硬件【技术领域】，具体地说，是涉及一种应用于仿真实验的硬件平台。
【背景技术】
[0002]现有的用于仿真实验的硬件平台是由一个仿真器和一个控制计算机组成，每次只能进行一个仿真实验，而且仿真器和控制计算机之间通过RS232总线进行通信，数据传输速度慢，进行一个仿真实验耗时比较长。
[0003]在项目开发过程中往往会有多个仿真实验，硬件平台需要运行多次才能完成实验，实验周期长，延长了项目开发周期，增加了项目开发成本。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种用于仿真实验的硬件平台，提高了数据传输速度，缩短了实验周期。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0006]一种用于仿真实验的硬件平台，包括宿主机和至少一组测试系统，所述宿主机通过路由器和以太网与每一组测试系统连接通信；所述每一组测试系统均包括仿真器和主控计算机，所述仿真器和主控计算机通过USB数据采集卡进行通信。
[0007]进一步的，所述宿主机通过路由器和以太网分别与每一组测试系统中的仿真器和主控计算机连接通信。
[0008]又进一步的，在每一组测试系统中，所述的USB数据采集卡均设置有两个:第一USB数据采集卡和第二 USB数据采集卡，所述仿真器通过USB数据线连接第一 USB数据采集卡，所述主控计算机通过USB数据线连接第二 USB数据采集卡，所述第一 USB数据采集卡与第二 USB数据采集卡通过信号传输电缆连接通信。
[0009]更进一步的，每一个USB数据采集卡均包括USB控制器、FPGA、AD转换器、DA转换器、信号输入端、信号输出端，通过信号输入端输入的信号传输至AD转换器,经过模数转换后输出至FPGA，经过FPGA处理后，输出至USB控制器；所述FPGA与DA转换器连接通信，DA转换器与信号输出端连接；在所述USB控制器中设置有USB接口。
[0010]优选的，在所述的每一个USB数据采集卡中还设置有EEPR0M，所述EEPROM通过/2C总线与USB控制器连接。
[0011]进一步的，第一 USB数据采集卡的USB接口与仿真器的USB接口通过USB数据线连接，第二 USB数据采集卡的USB接口与主控计算机的USB接口通过USB数据线连接，所述第一 USB数据采集卡的信号输入端与所述第二 USB数据采集卡的信号输出端通过信号传输电缆连接，所述第一 USB数据采集卡的信号输出端与所述第二 USB数据采集卡的信号输入端通过信号传输电缆连接。
[0012]优选的，所述AD转换器是16位AD高速转换器，所述DA转换器是16位DA高速转换器。
[0013]进一步的，所述FPGA 的型号是 CYCLONE EP1C6T144。
[0014]又进一步的，所述USB控制器的型号是CY7C68015A。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型的用于仿真实验的硬件平台通过在仿真器和主控计算机之间采用USB数据采集卡进行通信，提高了仿真器和主控计算机的通信速度，缩短了仿真实验的周期，而且所述的硬件平台可以同步进行多组仿真实验，实验效率闻。
[0016]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型所提出的用于仿真实验的硬件平台的一个实施例的结构框图；
[0018]图2是图1中测试系统的一个实施例的结构框图；
[0019]图3是图2中USB数据采集卡的一个实施例的电路结构图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
[0021]实施例一，本实施例的用于仿真实验的硬件平台主要是由宿主机和至少一组测试系统搭建而成，宿主机通过路由器和以太网与每一组测试系统连接通信。每一组测试系统均主要由仿真器和主控计算机组成，仿真器和主控计算机通过USB数据采集卡连接通信，参见图1所示。
[0022]在所述宿主机以及每一组测试系统中的仿真器和主控计算机中均设置有PCI以太网卡(PCI Ethernet Card)，宿主机通过PCI以太网卡与路由器连接，每一组测试系统中的仿真器和主控计算机分别通过PCI以太网卡与路由器连接，参见图2所示，宿主机通过路由器和以太网分别与每一组测试系统中的仿真器和主控计算机连接通信。宿主机采用以太网与每一组测试系统进行通信，数据传输速度快，而且可以远程监控每一组测试系统的运行。
[0023]在硬件平台上进行多组仿真实验时，每一组测试系统运行不同的仿真实验，多组仿真实验同步进行。每一组测试系统中的主控计算机通过USB数据采集卡向仿真器发送控制信号，控制仿真器的运行；仿真器通过USB数据采集卡将状态信号传输至主控计算机。仿真器也可以记录、显示运行数据，并将运行数据通过以太网上传至宿主机，主控计算机也可以将相关数据通过以太网上传至宿主机。宿主机接收每一组测试系统的仿真器和主控计算机上传的数据，对多组测试系统进行远程监测。宿主机通过以太网向多组测试系统中的仿真器和主控计算机发送控制指令，协调多组测试系统有序工作，实现多组仿真实验有序地进行。
[0024]仿真器采用USB数据采集卡与主控计算机进行通信，提高了仿真器与主控计算机之间的数据传输速度，缩短了仿真实验的周期。
[0025]在每一组测试系统中，USB数据采集卡均设置有两个:第一 USB数据采集卡和第二USB数据采集卡，参见图2所示，仿真器通过USB数据线连接第一 USB数据采集卡，主控计算机通过USB数据线连接第二 USB数据采集卡，第一 USB数据采集卡和第二 USB数据采集卡通过信号传输电缆连接通信。
[0026]每一个USB数据采集卡都是由USB控制器、FPGA、AD转换器、DA转换器、信号输入端、信号输出端等组成的，在所述USB控制器中设置有USB接口，参见图3所示，其中，FPGA是USB数据采集卡的主控芯片。由信号输入端输入的信号通过第一多路开关传输至可编程增益放大器，可编程增益放大器对接收到的信号进行放大处理后传输至AD转换器，AD转换器对接收到的信号进行模数转换后，通过第一锁存电路输出至FPGA，所述FPGA将接收到的信号进行处理后传输至USB控制器，USB控制器将接收到的信号通过USB接口向外部设备输出；通过USB接口输入的信号，经过USB控制器传输至FPGA，FPGA将接收到的信号进行处理后通过第二锁存电路传输至DA转换器，DA转换器对接收到的信号进行数模转换后，通过第二多路开关传输至信号输出端。所述FPGA通过第一多路开关控制信号线传输第一开关控制信号至第一多路开关，实现对第一多路开关的控制；所述FPGA通过第二多路开关控制信号线传输第二开关控制信号至第二多路开关，实现对第二多路开关的控制；所述FPGA通过增益控制信号线传输增益控制信号至可编程增益放大器，实现对可编程增益放大器的控制。
[0027]在本实施例中，所述USB控制器优选USB2.0控制器，所述USB数据采集卡优选USB2.0高速数据采集卡，所述AD转换器优选16位AD高速转换器，所述DA转换器优选16位DA高速转换器。
[0028]在USB控制器内部设置有通用可编程接口 GPIF和FIFO存储器，FPGA通过时钟信号线IFCLK向GPIF发送时钟信号，GPIF通过可编程的控制信号线CTL向FPGA发送数据传输控制信号，GPIF通过状态信号线RDY接收FPGA传输的状态信号，GPIF通过地址总线GPIFADR向FPGA传输地址信号，GPIF通过数据总线DATA与FPGA进行数据传输。GPIF控制USB控制器内部的FIFO存储器与FPGA内部的FIFO存储器进行通信，也就是说FPGA内部的FIFO存储器通过GPIF与USB控制器内部的FIFO存储器进行数据传输。
[0029]在每一组测试系统中，仿真器的USB接口通过USB数据线与第一 USB数据采集卡的USB接口连接，主控计算机的USB接口通过USB数据线与第二 USB数据采集卡的USB接口连接，第一 USB数据采集卡的信号输入端通过信号传输电缆与第二 USB数据采集卡的信号输出端连接，第一 USB数据采集卡的信号输出端通过信号传输电缆与第二 USB数据采集卡的信号输入端连接。
[0030]在每一组测试系统中，主控计算机输出的控制信号通过USB数据线传输至第二USB数据采集卡的USB接口，第二 USB数据采集卡将接收到的控制信号进行处理后，通过其信号输出端传输至第一 USB数据采集卡的信号输入端，第一 USB数据采集卡将接收到的控制信号进行处理后，通过其USB接口输出至仿真器，从而实现主控计算机对仿真器的控制。仿真器输出的状态信号通过USB数据线传输至第一 USB数据采集卡的USB接口，第一 USB数据采集卡将接收到的状态信号进行处理后，通过其信号输出端传输至第二 USB数据采集卡的信号输入端，第二 USB数据采集卡将接收到的状态信号进行处理后，通过其USB接口输出至主控计算机，从而实现仿真器对主控计算机的信息反馈。
[0031]在本实施例中，每一个USB数据采集卡中都设置有EEPR0M，所述EEPROM通过/2C总线与USB控制器连接，在EEPROM中存储有USB控制器的初始化程序。在USB控制器上电后，EEPROM将初始化程序传输至USB控制器，使USB控制器进行初始化。
[0032]作为本实施例的一种优选设计方案，所述FPGA选用ALTERA公司的CYCLONE系列EP1C6T144, USB 控制器选用 CY7C68015A。
[0033]作为所述的硬件平台的一种应用，可以将所述硬件平台应用到燃料电池发电系统的仿真实验中。在进行燃料电池发电系统的仿真实验中，利用仿真器模拟燃料电池发电系统，利用主控计算机模拟燃料电池发电系统的控制器。每一组测试系统运行一个仿真实验，多组仿真实验同步进行。宿主机对多组测试系统进行监控，并协调多组测试系统的运行。
[0034]所述的硬件平台也可以应用在其他需要进行仿真实验的系统中，并不限于上述举例。
[0035]当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本【技术领域】的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:包括宿主机和至少一组测试系统，所述宿主机通过路由器和以太网与每一组测试系统连接通信；所述每一组测试系统均包括仿真器和主控计算机，所述仿真器和主控计算机通过USB数据采集卡进行通信。
2.根据权利要求1所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:所述宿主机通过路由器和以太网分别与每一组测试系统中的仿真器和主控计算机连接通信。
3.根据权利要求2所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:在每一组测试系统中，所述的USB数据采集卡均设置有两个:第一 USB数据采集卡和第二 USB数据采集卡，所述仿真器通过USB数据线连接第一 USB数据采集卡，所述主控计算机通过USB数据线连接第二 USB数据采集卡，所述第一 USB数据采集卡与第二 USB数据采集卡通过信号传输电缆连接通信。
4.根据权利要求3所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:每一个USB数据采集卡均包括USB控制器、FPGA、AD转换器、DA转换器、信号输入端、信号输出端,通过信号输入端输入的信号传输至AD转换器，经过模数转换后输出至FPGA，经过FPGA处理后，输出至USB控制器；所述FPGA与DA转换器连接通信，DA转换器与信号输出端连接；在所述USB控制器中设置有USB接口。
5.根据权利要求4所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:在所述的每一个USB数据采集卡中还设置有EEPROM，所述EEPROM通过/2Cf总线与USB控制器连接。
6.根据权利要求4所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:第一USB数据采集卡的USB接口与仿真器的USB接口通过USB数据线连接，第二 USB数据采集卡的USB接口与主控计算机的USB接口通过USB数据线连接，所述第一 USB数据采集卡的信号输入端与所述第二 USB数据采集卡的信号输出端通过信号传输电缆连接，所述第一 USB数据采集卡的信号输出端与所述第二 USB数据采集卡的信号输入端通过信号传输电缆连接。
7.根据权利要求4所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:所述AD转换器是16位AD高速转换器，所述DA转换器是16位DA高速转换器。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:所述FPGA 的型号是 CYCLONE EP1C6T144。
9.根据权利要求4至7中任一项所述的用于仿真实验的硬件平台，其特征在于:所述USB控制器的型号是CY7C68015A。
【文档编号】G05B17/02GK203773248SQ201420190877
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】张颖颖, 张颖, 吴宁, 吴丙伟, 刘东彦, 王茜, 吕婧, 张述伟, 褚东志, 马然, 刘岩, 程岩, 尤小华, 侯广利, 王洪亮, 曹煊, 高杨, 范萍萍, 曹璐, 张婷, 王昭玉, 石小梅, 郭翠莲, 张国华, 杨小满, 孔祥峰, 邹妍 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所