CN101916083B - 基于ft3150的数字量输入板卡 - Google Patents

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Abstract

一种基于FT3150的数字量输入板卡，RS232物理接口即由RS232组成的串口监控和数据配置单元核心器件为MAX232，所述的LONWORKS总线物理接口核心器件为FT-X2，所述的LONWORKS智能收发器核心器件为FT3150，所述的外部存储器核心器件为29C512，所述的数字量输入通道核心器件为HCPL-0630。该板卡借助简易的LONWORKS控制网络，适用于简单功能的数字量输入采集并需要LONWORKS接口的应用场合。可以作为LONWORKS总线上的一个简单的数字量采集设备节点，符合铁道行业标准TB/T 3021-2001《铁道机车车辆电子装置》。

Description

基于FT3150的数字量输入板卡
技术领域
本发明涉及一种数字量输入板卡，尤其涉及应用于LONWORKS总线上简单的数字量输入板卡。
背景技术
LONWORKS控制网络是当前较为流行的现场总线之一，它是由美国Echelon公司推出并与Motorola、Toshiba公司共同倡导，于1992年正式公布而形成的。其网络芯片Neuron芯片集成了ISO/OSI的全部七层协议，同时具有通信和控制功能，提供了34种常见的I/O控制对象，工作温度范围宽；
LONWORKS控制网络的信号传输介质可为双绞线、电力线、无线、红外线、光缆，支持总线型、环型、自由拓扑型等网络拓扑形式，网络收发器有直接驱动、EIA-485型、变压器耦合接口三种形式，满足了不同要求同时传输信号采用差分曼彻斯特编码，使网络具有很强的抗干扰能力。在采用双绞线、波特率为78bps的通信网时的直接通信距离可达到2700m，加上其功能强大的硬件支持使得很容易在一定的空间范围内构成功能繁多的系统；
LONWORKS控制网络的介质存取控制(MAC)采用了可预测P坚持CSMA(Predictive P-Persistent CSMA)，使得在网络超载时仍保持很高的吞吐量；
网络结构既可采用主从式和对等式。具有配套的节点、路由器、网关等设备的开发、调试和安装设备，集成化的开发环境使得系统的开发调试简单易行，可实现网络的离线、在线设计、在线调试或通过IP网的远程调试。
LONWORKS控制网络的网络通信采用了面向对象的设计方法，应用编程时不用花时间考虑通信部分的繁琐编程；而且它具有集成化的开发环境，易于开发、安装和调试。
发明内容
本发明的目的在于设计一种基于FT3150的数字量输入板卡，该板卡具有LONWORKS总线接口、RS232接口，通讯协议为LonTalk协议，适合各种类型的铁路机车LONWORKS总线上的数字量输入采集。
本发明的技术解决方案是这样实现的：包括LONWORKS智能收发器、以及分别与其相连的LONWORKS总线物理接口、外部存储器、数字量输入通道、RS232物理接口。所述的RS232物理接口即由RS232组成的串口监控和数据配置单元核心器件为MAX232，所述的LONWORKS总线物理接口核心器件为FT-X2，所述的LONWORKS智能收发器核心器件为FT3150，所述的外部存储器核心器件为29C512，所述的数字量输入通道核心器件为HCPL-0630。
本发明的有益效果：该板卡借助简易的LONWORKS控制网络，适用于简单功能的数字量输入采集并需要LONWORKS接口的应用场合。可以作为LONWORKS总线上的一个简单的数字量采集设备节点，符合铁道行业标准TB/T 3021-2001《铁道机车车辆电子装置》。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1本发明的结构原理框图。
图2本发明的LONWORKS总线物理接口电路图。
图3本发明的LONWORKS智能收发器电路图。
图4本发明的外部存储器接口电路图。
图5本发明的数字量输入通道电路图。
图6本发明的RS232物理接口电路图。
具体实施方式
本实施例设计的一种如图1-6所示的基于FT3150的数字量输入板卡，包括由RS232组成的串口监控和数据配置单元即RS232物理接口、LONWORKS总线物理接口、LONWORKS智能收发器、外部存储器、数字量输入通道。作为一个实施例，该板卡包括一路RS232物理接口、一个LONWORKS通信接口、外部存储器、LONWORKS智能收发器和6路数字量输入通道。一路RS232物理接口监控板卡启动和工作时运行状态信息，配置板卡运行参数。外部存储器用于板卡存放运行配置参数以及保存特定必要的数字量输入数据。该板卡适合电力机车、轻轨等数字量输入采集，板卡具有LONWORKS总线接口，通讯协议为LonTalk。该板卡的LONWORKS智能收发器除了能满足基本的LONWORKS通讯需求，同时也能作为处理器，完成简单的数据采集和串口通讯功能。
所述的RS232物理接口即RS232组成的串口监控和数据配置单元核心器件为MAX232，其中智能收发器FT3150的管脚14和管脚16，除了能作为基本的数字量输入和数字量输出管脚之外，还能作为串口通讯的数据接收和数据发送管脚，FT3150的管脚14连接到芯片MAX232的管脚12，串行总线上的数据通过MAX232的管脚13接收，通过MAX232芯片内部变换处理成满足FT3150的电气特性的信号，由MAX232的管脚12送到FT3150处理；FT3150的管脚16连接到芯片MAX232的管脚11，串口发送数据通过FT3150的管脚16发送到MAX232的管脚11，通过MAX232芯片内部变换处理成满足实际串口物理总线上需求的电气特性信号。
所述的LONWORKS总线物理接口，核心器件为FT-X2，其中智能收发器FT3150的管脚28连接到芯片FT-X2的管脚5，FT3150的管脚连接到芯片FT-X2的管脚6，FT-X2，FT-X2是LONWORKS总线接口的通讯变压器，为了能够提高总线电磁兼容性能，在通讯线路上添加辅助器件BAV99、电容、压敏电阻。
所述的LONWORKS智能收发器核心器件为FT3150，智能收发器FT3150除了能满足基本的LONWORKS通讯需求，同时也能作为处理器，完成简单的数据采集功能，FT3150智能收发器外围主要包括监控芯片DS1233Z-5、外围存储器接口、数据采集接口等。
所述的外部存储器核心器件为29C512，存储器29C512的数据线管脚和地址线管脚直接与智能收发器相应的数据线管脚和地址线管脚连接，芯片29C512的管脚31、管脚24、管脚22分别为写信号、使能信号、片选信号，这些信号的逻辑关系是基于智能收发器的读写信号、使能信号、地址信号的逻辑或和逻辑与非变换出来的。
所述的数字量输入通道核心器件为HCPL-0630，数字量输入采用光耦隔离设计，每路数字量输入通道采用冗余设计，提高数字量采样的可靠性。所述的数字量输入通道包括输入浪涌保护、分压电阻网络、光耦隔离部分、施密特反相器。输入浪涌保护根据设计技术指标选择P6KE170CA型瞬变电压抑制器；分压电阻网络由电阻、低通滤波和稳压管组成；光耦选择高速HCPL-0630；施密特反相器包括低通滤波和SN74HC14。
本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于FT3150的数字量输入板卡，其特征在于：包括LONWORKS智能收发器、以及分别与其相连的LONWORKS总线物理接口、外部存储器、数字量输入通道、RS232物理接口；所述的RS232物理接口，即由RS232组成的串口监控和数据配置单元，的核心器件为MAX232，所述的LONWORKS总线物理接口核心器件为FT-X2，所述的LONWORKS智能收发器核心器件为FT3150，所述的外部存储器核心器件为29C512，所述的数字量输入通道核心器件为HCPL-0630。
2.如权利要求1所述的一种基于FT3150的数字量输入板卡，其特征在于：所述的智能收发器的FT3150的管脚14和管脚16，除了能作为基本的数字量输入和数字量输出管脚之外，还能作为串口通讯的数据接收和数据发送管脚，FT3150的管脚14连接到芯片MAX232的管脚12，串行总线上的数据通过MAX232的管脚13接收，通过MAX232芯片内部变换处理成满足FT3150的电气特性的信号，由MAX232的管脚12送到FT3150处理；FT3150的管脚16连接到芯片MAX232的管脚11，串口发送数据通过FT3150的管脚16发送到MAX232的管脚11，通过MAX232芯片内部变换处理成满足实际串口物理总线上需求的电气特性信号。
3.如权利要求1所述的一种基于FT3150的数字量输入板卡，其特征在于：所述的LONWORKS总线物理接口，核心器件为FT-X2，其中智能收发器的FT3150的管脚28连接到芯片FT-X2的管脚5，FT3150的管脚29连接到芯片FT-X2的管脚6，FT-X2是LONWORKS总线物理接口的通讯变压器，在通讯线路上添加辅助器件BAV99、电容、压敏电阻。
4.如权利要求1所述的一种基于FT3150的数字量输入板卡，其特征在于：所述的智能收发器的FT3150除了能满足基本的LONWORKS通讯需求，同时也能作为处理器，外围主要包括监控芯片DS1233Z-5、外围存储器接口、数据采集接口。
5.如权利要求1所述的一种基于FT3150的数字量输入板卡，其特征在于：所述的外部存储器核心器件为29C512，存储器29C512的数据线管脚和地址线管脚直接与智能收发器相应的数据线管脚和地址线管脚连接。 
6.如权利要求1所述的一种基于FT3150的数字量输入板卡，其特征在于：所述的数字量输入通道核心器件为HCPL-0630，数字量输入采用光耦隔离设计，每路数字量输入通道采用冗余设计；所述的数字量输入通道包括输入浪涌保护、分压电阻网络、光耦隔离部分、施密特反相器；输入浪涌保护选择P6KE170CA型瞬变电压抑制器；分压电阻网络由电阻、低通滤波和稳压管组成；光耦选择高速HCPL-0630；施密特反相器包括低通滤波和SN74HC14。 
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