CN110865964A - 具有ZigBee通信功能的IO量控制PCIe标准板 - Google Patents

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    • H04B1/40—Circuits

Abstract

本发明公开了一种具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，包括PCIe接口芯片单元、微控制器单元、锁存器单元、继电器单元、光耦输入单元，所述的PCIe接口芯片单元与微控制器单元相连，微控制器单元分别与继电器单元、光耦输入单元相连，微控制器单元分别与继电器单元之间还设有锁存器单元。本发明的优越性在于：通过PCIe通用接口芯片CH368的协议转换，将PCIe信号转换为通用总线信号连接到CH579中，利用CH579的zigbee功能实现板块的无线通信，利用CH579的IO接口连接锁存器74LS273对总线数据进行锁存，实现对继电器的控制，连接光耦器件HCPL0631实现对输入的控制。

Description

具有ZigBee通信功能的IO量控制PCIe标准板
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，具体说是一款具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板。
背景技术
PXIe(Peripheralcomponentinterconnectexpress)基于是CompactPCI标准，在其基础上增加了时钟和同步触发总线。PXIe为每一个设备提供单独的传输通道，同时它所增加的时钟和同步触发信号以及拥有特殊的接口物理特性使得其在测量、通信、工业自动化等领域拥有更大的技术优势。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
IO(Input/Output，输入输出)量控制是自动控制系统中重要的控制手段，工业中的输入控制一般使用光耦器件进行实现，输出控制使用继电器进行控制，但是目前通过PCIe接口扩展的输入输出量板大多采用PCIe桥片结合DSP或FPGA等控制器组成，板卡结构复杂、成本高、可靠性差，且无法实现无线通信的功能。
CH368是一个连接PCIe总线的通用接口芯片，支持I/O端口映射、存储器映射、扩展ROM以及中断。CH368将高速PCIE总线转换为简便易用的类似于ISA总线的32位或者8位主动并行接口，用于制作低成本的基于PCIe总线的计算机板卡。 CH579是一款集成BLE和ZigBee双模无线通讯的ARM内核32位微控制器。片上集成低功耗ZigBee通讯模块等丰富的外设资源。使用CH368结合CH579可以制作的一款基于PCIe总线的IO量控制板，并实现zigbee通信功能，其结构简单，可靠性高，可以很好的应用到工业生产中。
目前工业上常使用工控机对IO量板进行控制，但一些大型设备工控机安装的位置并不容易操作人员操作，并且不提供人机交互的显示屏，当系统出现问题的时候需要将整个设备拆出才能进行排查。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，包括PCIe接口芯片单元、微控制器单元、锁存器单元、继电器单元、光耦输入单元，所述的PCIe接口芯片单元与微控制器单元相连，微控制器单元分别与继电器单元、光耦输入单元相连，微控制器单元分别与继电器单元之间还设有锁存器单元。
所述的PCIe接口芯片单元采用CH368PCIe通用接口芯片，该芯片基于PCIE总线提供8位或者32位主动并行总线，提供32位被动并行接口，可以挂接到其它CPU 或者单片机MCU总线，支持I/O读写，自动分配I/O基址，支持长度达232字节的 I/O端口，支持存储器读写和Memory预取，直接映射支持容量为32KB的存储器 SRAM，支持电平中断或者边沿中断请求输入，支持中断共享，提供高速的3线或者4 线SPI串行主机接口，提供两线串行主机接口，可以挂接类似24C0X的串口EEPROM 器件用于存储非易失数据，可以在EEPROM器件中设定PCIE板卡的设备标识，如 VendorID，DeviceID，ClassCode等，3.3V电源电压，I/O引脚支持5V耐压，支持低功耗睡眠模式。
所述的微控制器单元采用CH579 32位BLE/zigbee双模无线MCU实现。CH579是集成BLE和ZigBee双模无线通讯的ARM内核32位微控制器。片上集成低功耗蓝牙 BLE通讯模块、ZigBee通讯模块、以太网控制器及收发器、全速USB主机和设备控制器及收发器、段式LCD驱动模块、ADC、触摸按键检测模块、RTC等丰富的外设资源。
所述的锁存器单元采用TI公司生产的74LS273实现，74LS273是8位数据/地址锁存器，他是一种带清除功能的8位D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能。
所述的继电器单元采用欧姆龙公司生产的G6K-2F-Y继电器组成，此型号继电器为一款5V控制的继电器，其触点的最大的通过电压为60V，电流为1A，可以满足绝大多数的应用场合使用。
所述的光耦输入单元采用仙童公司生产的HCPL0631光电耦合器实现。HCPL0631为一款双路输入的高速光电耦合器件。具有体积小、速度快的特点。
本发明的优越性在于：具有zigbee功能的IO量控制板可以通过zigbee接收端远程监测板卡的工作状态，同时可以方便的排查系统问题，方便了系统的维护。通过 PCIe通用接口芯片CH368的协议转换，将PCIe信号转换为通用总线信号连接到 CH579中，利用CH579的zigbee功能实现板块的无线通信，利用CH579的IO接口连接锁存器74LS273对总线数据进行锁存，实现对继电器的控制，连接光耦器件 HCPL0631实现对输入的控制。
附图说明
图1为本发明实施提供的一种具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板的结构连接图；
图2本发明实施提供的一种具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板的电路原理图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，包括PCIe接口芯片单元101、微控制器单元102、锁存器单元103、继电器单元014、光耦输入单元105，所述的PCIe接口芯片单元101与微控制器单元102相连，微控制器单元分别与继电器单元104、光耦输入单元相连105，微控制器单元与继电器单元之间还设有锁存器单元103。
如图2所示，所述的PCIe接口芯片单元101采用南京沁恒公司生产的CH368 PCIe通用接口芯片，该芯片基于PCIE总线提供8位或者32位主动并行总线，提供 32位被动并行接口，可以挂接到其它CPU或者单片机MCU总线，支持I/O读写，自动分配I/O基址，支持长度达232字节的I/O端口，支持存储器读写和Memory预取，直接映射支持容量为32KB的存储器SRAM，支持电平中断或者边沿中断请求输入，支持中断共享，提供高速的3线或者4线SPI串行主机接口，提供两线串行主机接口，可以挂接类似24C0X的串口EEPROM器件用于存储非易失数据，可以在EEPROM 器件中设定PCIE板卡的设备标识，如VendorID，DeviceID，ClassCode等，3.3V电源电压，I/O引脚支持5V耐压，支持低功耗睡眠模式。需针对板卡编写Windows驱动和DLL动态库，并通过微软数字签名认证，用于在工控机上识别到CH368的PCIE卡，通过系统应用软件通过PCIe协议实现工控机与板卡之间的数据传输。为快速响应来自板卡的数据，驱动程序具有实现中断功能。
所述的微控制器单元102采用南京沁恒公司生产的CH579 32位BLE/zigbee双模无线MCU实现。CH579是集成BLE和ZigBee双模无线通讯的ARM内核32位微控制器。片上集成低功耗蓝牙BLE通讯模块、ZigBee通讯模块、以太网控制器及收发器、全速USB主机和设备控制器及收发器、段式LCD驱动模块、ADC、触摸按键检测模块、RTC等丰富的外设资源。为板卡实现IO量控制，CH579需要如下方式进行控制，首先控制器需解析来自PCIe总线的控制命令，将控制指令执行，控制IO量的输出，并将采集得到的IO量输入传输到PCIe总线中，当有来自ZigBee的无线通讯指令时，控制器在响应PCIe控制命令的同时也实现了将数据传输到Zigbee通讯总线的功能。
所述的锁存器单元103采用TI公司生产的74LS273实现，74LS273是8位数据/ 地址锁存器，他是一种带清除功能的8位D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能。
所述的继电器单元104采用欧姆龙公司生产的G6K-2F-Y继电器组成，此型号继电器为一款5V控制的继电器，其触点的最大的通过电压为60V，电流为1A，可以满足绝大多数的应用场合使用。
所述的光耦输入单元105采用仙童公司生产的HCPL0631光电耦合器实现。HCPL0631为一款双路输入的高速光电耦合器件。具有体积小、速度快的特点。
本发明的优越性在于：通过PCIe通用接口芯片CH368的协议转换，将PCIe信号转换为通用总线信号连接到CH579中，利用CH579的zigbee功能实现板块的无线通信，利用CH579的IO接口连接锁存器74LS273对总线数据进行锁存，实现对继电器的控制，连接光耦器件HCPL0631实现对输入的控制。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，其特征在于，包括PCIe接口芯片单元、微控制器单元、锁存器单元、继电器单元、光耦输入单元，所述的PCIe接口芯片单元与微控制器单元相连，微控制器单元分别与继电器单元、光耦输入单元相连，微控制器单元与继电器单元之间还设有锁存器单元。
2.根据权利要求1所述的具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，其特征在于，所述的PCIe接口芯片单元采用CH368芯片，该芯片基于PCIE总线提供8位或者32位主动并行总线，提供32位被动并行接口，可以挂接到其它CPU或者单片机MCU总线，支持I/O读写，自动分配I/O基址，支持长度达232字节的I/O端口，支持存储器读写和Memory预取，直接映射支持容量为32KB的存储器SRAM，支持电平中断或者边沿中断请求输入，支持中断共享，提供高速的3线或者4线SPI串行主机接口，提供两线串行主机接口，可以挂接类似24C0X的串口EEPROM器件用于存储非易失数据，可以在EEPROM器件中设定PCIE板卡的设备标识，如VendorID，DeviceID，ClassCode等，3.3V电源电压，I/O引脚支持5V耐压，支持低功耗睡眠模式。
3.根据权利要求1所述的具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，其特征在于，所述的CH368芯片驱动程序具有中断功能。
4.根据权利要求1所述的具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，其特征在于，所述的微控制器单元采用32位BLE/zigbee双模无线的CH579实现。
5.根据权利要求1所述的具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，其特征在于，所述的锁存器单元采用74LS273芯片。
6.根据权利要求1所述的具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，其特征在于，所述的继电器单元采用G6K-2F-Y继电器。
7.根据权利要求1所述的具有zigbee通信功能的IO量控制PCIe标准板，其特征在于，所述的光耦输入单元采用HCPL0631光电耦合器。
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