专利名称：一种多功能数据采集板卡的制作方法
技术领域：
一种多功能数据采集板卡
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能数据采集板卡。
背景技术：
数据采集是模-数信号转换与信号处理系统的关键部分，在航天、工控、汽车电子等领域的应用越来越广泛。PCI总线通用性与广泛性表明在未来很长一段时间内，它在测控设备中仍占主导地位。目前，基于PCI总线的数据采集板卡一般都是通过ADC模块以高采样速率采集一定深度的数据后，再把数据通过PCI总线传输给PCI总线设备。另外随着各种电子系统的集成度越来越高、功能越来越丰富，基于PCI总线的数据采集板卡单单实现ADC模块采集数据功能，还不能满足需求发展的需要。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种多功能数据采集板卡，在具有能够对模拟信号进行采集的功能基础上，还可以用于对CAN总线设备和RS485总线设备进行功能/协议测试,并能实现PCI总线设备、CAN总线设备、RS485总线设备之间的数据交互。上述技术问题通过以下技术方案实现:一种多功能数据采集板卡，其特征在于，包括:设有PCI接口的PCI通讯模块，用于实现控制模块与PCI总线设备进行数据交换；
ADC模块，用于对模拟信号进行实时采集；CAN总线接口模块，用于实现控制模块与CAN总线设备进行通讯；RS485总线接口模块，用于实现控制模块与RS485总线设备进行通讯；控制模块，其控制连接PCI通讯模块、AD转换模块、CAN总线接口模块和RS485总线接口模块，并完成模拟信号数据、CAN总线数据以及RS485总线数据之间的转换。所述ADC模块包括模拟信号垂直调理电路、ADC芯片和数据缓存芯片，模拟信号垂直调理电路的输出端连接ADC芯片的输入端，ADC芯片的输出端、数据缓存芯片均连接控制模块；模拟信号垂直调理电路将被采样的模拟信号调整至ADC芯片的输入范围并输出给ADC芯片；数据缓存芯片用于缓存ADC芯片采集的数据。所述模拟信号垂直调理电路包括依次连接的信号输入口、输入阻抗匹配电路、选择耦合电路、前端衰减电路、可变增益放大电路和单端信号转差分信号电路，单端信号转差分信号电路的输出端接ADC芯片的输入端。所述ADC芯片采用AD9238芯片。所述控制模块采用型号为EP3C40F484的FPGA芯片。所述PCI通讯模块包括相互连接的PCI接口和PCI桥接芯片，PCI桥接芯片与控制模块连接。所述PCI桥接芯片采用PCI9056芯片。所述CAN总线接口模块采用PCA82C250接口芯片。[0018]所述RS485总线接口模块采用MAX13088E接口芯片。还包括用于给上述各模块供电的电源模块。由上述技术方案可见，本实用新型通过设置控制模块以由控制模块控制的PCI通讯模块、ADC模块、CAN总线接口模块、RS485总线接口模块，完成模拟信号数据、CAN总线数据以及RS485总线数据之间的转换，从而通过集合连接PCI总线设备、CAN总线设备、RS485总线设备，以实现PCI总线设备、CAN总线设备、RS485总线设备之间的数据交互；同时,也可以利用CAN总线接口模块、RS485总线接口模块分别对CAN总线设备和RS485总线设备进行功能/协议测试。
图1为本实用新型的结构框图；图2为本实用新型的具体电路结构图；图3为FPGA芯片的内部硬件逻辑结构图。
具体实施方式如图1所示，本实用新型提供的一种多功能数据采集板卡，包括:电源模块、控制模块片及与控制模块分别连接的PCI通讯模块、ADC模块、CAN总线接口模块、RS485总线接口模块。如图2所示，其中，ADC模块包括模拟信号垂直调理电路、ADC芯片和数据缓存芯片，模拟信号垂直调理电路的输出端连接ADC芯片的输入端，ADC芯片的输出端、数据缓存芯片均连接控制模块；·模拟信号垂直调理电路用于将被采样的模拟信号调整至ADC芯片的输入范围；数据缓存芯片用于缓存ADC芯片采集的数据。模拟信号垂直调理电路包括两路并置的依次连接的信号输入口、输入阻抗匹配电路、选择耦合电路、前端衰减电路、可变增益放大电路和单端信号转差分信号电路，单端信号转差分信号电路的输出端接ADC芯片的输入端；每路配置了两片512K字节的双口 RAM芯片作为数据缓存空间；模拟信号垂直调理电路允许输入的模拟电平范围在(T±25V之间，输入阻抗匹配电路的输入阻抗可在IM Q与50 Q之间切换，同时选择耦合电路提供DC/AC/GND三种I禹合方式以备选择；由于允许输入的模拟电平范围较大，而ADC芯片允许输入电平范围较小，所以必须先对输入信号进行衰减，然后根据需要进行放大，使当前输入信号的峰值接近或者等于ADC芯片的最大量程；因此，要求前端衰减电路的输入阻抗要高，而数据采集卡的整个通频带内的衰减分压比不变，本实用新型采用阻容分压技术来实现该项技术指标。对衰减后的信号进行放大有三种方式:一、使用高精度运放，通过继电器或者模拟开关选择反馈电阻或者输入电阻的大小来实现不同的增益，缺点是需要较大的布线空间，不利于小型化，且高精度运放的输入带宽往往较窄，减小系统的重用性；二、使用数控可变增益放大器，这种方式利于控制且精度较高，缺点是增益的范围是不连续的；三、使用压控可变增益放大器，这种方式优点在于增益的范围是连续，缺点是要额外增加一个高精度DAC。综合各方面的考虑，最终选用ADI公司的型号为AD8336的压控可变增益放大器及搭配TI公司的型号为DAC8552的16位DAC芯片来构成可变增益放大电路。TI公司的DAC8552输出公式如下:
权利要求1.一种多功能数据采集板卡，其特征在于，包括: 设有PCI接口的PCI通讯模块，用于实现控制模块与PCI总线设备进行数据交换； ADC模块，用于对模拟信号进行实时采集； CAN总线接口模块，用于实现控制模块与CAN总线设备进行通讯； RS485总线接口模块，用于实现控制模块与RS485总线设备进行通讯； 控制模块，其控制连接PCI通讯模块、AD转换模块、CAN总线接口模块和RS485总线接口模块，并完成模拟信号数据、CAN总线数据以及RS485总线数据之间的转换。
2.根据权利要求1所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述ADC模块包括模拟信号垂直调理电路、ADC芯片和数据缓存芯片，模拟信号垂直调理电路的输出端连接ADC芯片的输入端，ADC芯片的输出端、数据缓存芯片均连接控制模块；模拟信号垂直调理电路将被采样的模拟信号调整至ADC芯片的输入范围并输出给ADC芯片；数据缓存芯片用于缓存ADC芯片采集的数据。
3.根据权利要求2所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述模拟信号垂直调理电路包括依次连接的信号输入口、输入阻抗匹配电路、选择耦合电路、前端衰减电路、可变增益放大电路和单端信号转差分信号电路，单端信号转差分信号电路的输出端接ADC芯片的输入端。
4.根据权利要求2所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述ADC芯片采用AD9238 芯片。
5.根据权利要求1所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述控制模块采用型号为 EP3C40F484 的 FPGA 芯片。
6.根据权利要求1所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述PCI通讯模块包括相互连接的PCI接口和PCI桥接芯片，PCI桥接芯片与控制模块连接。
7.根据权利要求6所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述PCI桥接芯片采用PCI9056 芯片。
8.根据权利要求1所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述CAN总线接口模块采用PCA82C250接口芯片。
9.根据权利要求1所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，所述RS485总线接口模块采用MAX13088E接口芯片。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的多功能数据采集板卡，其特征在于，还包括用于给上述各模块供电的电源模块。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能数据采集板卡，包括电源模块、控制模块片及与控制模块分别连接的PCI通讯模块、ADC模块、CAN总线接口模块、RS485总线接口模块。本实用新型在具有能够对模拟信号进行采集的功能基础上，还可以用于对CAN总线设备和RS485总线设备进行功能/协议测试，并能实现PCI总线设备、CAN总线设备、RS485总线设备之间的数据交互。
文档编号G06F13/38GK203164962SQ20122062150
公开日2013年8月28日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者蒋晓华, 董文岳, 龚永红, 唐芳福 申请人:珠海欧比特控制工程股份有限公司