CN1348138A - 一种计算机总线系统 - Google Patents

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周宝星
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Abstract

本发明涉及一种计算机总线系统,该计算机总线系统各模板与总线的连接采用DIN48欧式插针、插座,模板线路板的宽度为4U尺寸,总线中包括电源总线九条、数据总线八条、地址总线十条、控制总线六条、用户自定义线十五条,总线系统可配置十四个模板,安装在十九英寸工业机箱中,从而在总线中减少了系统本身所需的信号线的数量,减少了空间电磁干扰以及总线之间的互相干扰,提高了计算机系统的可靠性,并且在总线中增加了用户可支配使用的信号线的数量。

Description

一种计算机总线系统
本发明涉及一种计算机总线系统。具体来说是一种工业控制计算机总线系统。
众所周知，目前存在着多种计算机总线标准，如PC总线、VME总线、MULTIBUS I总线、NUBAS总线、STD总线及MULTIBUS II总线等。以上总线结构各具自己的特点，但随着微电子技术的飞速发展，元器件水平的提高，计算机总线系统也应有相应的发展；因此，针对各种应用场合，亟待研制出新型的计算机总线系统。
本发明根据目前计算机系统的元器件水平，针对工业控制过程中的需求，提出一种计算机总线系统，其主要目的在于：1、提高计算机系统的可靠性；2、在总线中减少系统本身所需的信号线的数量；3、在总线中增加可以根据用户需要支配使用的信号线的数量。
本发明的目的是这样实现的：
1、各模板与总线的连接采用DIN48欧式插针、插座，模板线路板的宽度为134.5mm，既4U尺寸。
2、计算机系统总线共有48条，其中包括：
电源总线：+5V电源、+5V电源地、系统保护地信号总线各三条；
数据总线包括计算机系统的低八位数据线D0至D7八条总线，用于总线上各模板间的数据传输；
地址总线包括计算机系统的低十位数据线A0至A9共10条总线，用于确定I/O接口的地址；
控制总线包括系统中所有A/D的采样保持同步信号SYNC*(当SYNC*的下降沿到达时，系统中所有的AD通道都保持)、总线复位信号RSTDRV、I/O准备好信号IOCHKRDY、I/O端口读控制信号IOR、I/O端口写控制信号IOW、允许操作总线I/O信号AEN，共6条；
用户自定义线15条。
3、计算机系统由三个宽度为40mm，9个宽度为20mm，2个宽度为60mm的14个模板组成。
根据以上方案实现计算机可以产生以下效果：
1.由于各模板与总线的连接采用DIN48欧式插针、插座，比传统的印制线路板与印制线路板插槽连接接触更加可靠。
2.目前由于大容量存储器芯片的普遍应用，在系统CPU模板中完全可以放置足够多的存储器，故系统中无须扩展内存。因此，在总线上没有设置存储器控制信号，并且地址线仅用于I/O口，在系统中可仅使用10条地址总线，就可方便地确定I/O口的地址，而没有必要设置更多的地址线。这样，使系统必需的总线小了，减少了空间电磁干扰以及总线之间的互相干扰，也提高了系统可靠性。
3.由于计算机系统本身所使用的总线只有33条，又使用了DIN48欧式插针作总线，因此有15条总线可供用户自由支配，根据实际工控系统的需要来设置相应的信号线，这样可减少模板间的连线数量，提高系统的可靠性。
4.根据本发明确定的模板个数及每个模板的尺寸，在十九英寸工业机箱中，可安装14个应用模板，通过本发明确定的总线结构连接起来。这种结构，使计算机系统能够完成强大的功能，并且具有高的可靠性。
5.+5V电源、+5V电源地、系统保护地信号总线各三条可使电源总线承受足够大的电流。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图一是一种配置DIN48欧式插针的4U模板线路板尺寸图。
图二是安装在十九英寸工业机箱中由各种模板组成的工业计算机控制系统模板配置图。
在图一中右侧的钻孔处用于安装DIN48欧式插针，左侧钻孔处用于安装凤凰端口。
由DIN48插针制成的系统总线中各管脚代表的信号及功能如下表：
信号位置 信号表示符 方向   信号     信号名称
D2/B2/Z2     +5V   IN   4.75v-5.25v   +5V电源(为系统提供+5V电源)
D4/B4/Z4     GND   OUT   0v   +5V电源地(系统+5V电源地)
    D6     D7  BDIR   TTL     数据线D7
    B6     D6  BDIR   TTL     数据线D6
    Z6     D5  BDIR   TTL     数据线D5
    D8     D4  BDIR   TTL     数据线D4
    B8     D3  BDIR   TTL     数据线D3
    Z8     D2  BDIR   TTL     数据线D2
    D10     D1  BDIR   TTL     数据线D1
    B10     D0  BDIR   TTL     数据线D0
    Z10     SYNC*  IN   TTL   同步AD采集信号(当SYNC*的下降沿到达时，系统中所有的AD通道都保持)
    D12     A9  IN   TTL     地址总线
    B12     A8  IN   TTL     地址总线A8
    Z12     A7  IN   TTL     地址总线A7
    D14     A6   IN   TTL     地址总线A6
    B14     A5   IN   TTL     地址总线A5
    Z14     A4   IN   TTL     地址总线A4
    D16     A3   IN   TTL     地址总线A3
    B16     A2   IN   TTL     地址总线A2
    Z16     A1   IN   TTL     地址总线A1
    D18     A0   IN   TTL     地址总线A0
    B18   RSTDRV   IN   TTL     复位(总线复位)
    Z18  IOCHKRDY  OUT   TTL     I/O准备好
    D20     IOR*   IN   TTL   I/O读(I/O端口读控制)
    B20     IOW*   IN   TTL   I/O写(I/O端口写控制)
    Z20     AEN   IN   TTL   地址允许(允许操作总线I/O)
    D22 用户定义
    B22 用户定义
    Z22 用户定义
    D24 用户定义
    B24 用户定义
    Z24 用户定义
    D26 用户定义
    B26 用户定义
    Z26 用户定义
    D28 用户定义
    B28 用户定义
    Z28 用户定义
    D30 用户定义
    B30 用户定义
    Z30 用户定义
    D32   PGND   IN   保护地(与机箱相连)
    B32   PGND   IN   保护地(与机箱相连)
    Z32   PGND   IN   保护地(与机箱相连)
在图二所示的模板配置图中，在十九英寸工业机箱中可按顺序配置一个宽度40mm，6个宽度为20mm，2个宽度为40mm，3个宽度为20mm，2个宽度为60mm的模板共14个。在机箱中装有可插放上述14个模板的DIN48欧式插座总线板。
在本实施例中，如图二所示，计算机系统由5号CPU模板、6号和14号电源模板、12号光电隔离输入输出板、10、11号开关量I/O模板、8、9号A/D模板组成。1、2、3、4、13位置在本实施例中未安装模板，在其它应用场合，可根据需要，配置不同的模板。
在本实施例中，CPU模板采用Ali M6117D嵌入式宽温型CPU芯片，主频40MHZ，无需风扇散热，十分适用于环境恶劣的工业系统。其它技术性能包括：
●出厂配置4MB内存，贴片焊接方式，确保防震可靠性；
●实时时钟选用DS12C887，解决了Y2K问题；
●双硬盘双软驱接口；
●有一个DOC2000 Flash disk插座，支持DOC工作；
●有一个512KBEPROM电子盘用于固化用户目标系统程序；
●一个标准的LPT接口，并IRQ7经光电隔离；
●一个标准串口COM1；
●一片8Kbytes串口E2PROM 24C64，用于存放关键性的数据
●lms级精确GPS校时；
●纯硬件的Watchdog功能；
●有一个PC104总线扩展插头；
●有一只蜂鸣器；
●有一个PC/AT键盘接口；
●配有一个电源插头，必要时，该板可以独立工作，构成单板系统；
●四层板工艺。
●采用单+5V电源，功能为：
A/D板是一块智能板，能够把12通道±5v的交流信号同步转化成14位的数字信号，并快速地传递给CPU模板。A/D板的用户端采用德国凤凰端口连接现场信号。其它技术性能包括：●智能型，以80C196为CPU，主频12MHZ；●采用3片MAX125芯片，实现12通道14位同步采样；●板上有一片8Kbytes E2PROM用于保存A/D通道之间的校验系数，使各通道通过软件校验后保持一致；●板上有双口RAM芯片输入信号经过无源T型+∏型滤波电路；●与主CPU之间通过双口RAM交换信息；●多块A/D板在同一个系统中能实现同步采样；●有硬件的Watchdog功能；●精度为：±1.5LSB；●工作方式为：同步触发——取上次数据——采集本次数据的模式；●提供驱动程序；●单+5v供电，无需外加电源。
通讯模板是块智能型三通道RS232/422/485接口模板，为了通讯可靠性考虑，该模板各通道均采用光电隔离和电源隔离。模板上三个串行接口均从用户端引入。其它技术性能包括：●智能型，采用8031单片机为CPU，完成三通道的收发等功能；●采用两片82C450串口芯片，与标准串口完全兼容；另一串口采用8031CPU二线式串行接口；●各串口均可以选择为RS232、RS422或RS485，由跳线选择；●所有信号均经过光电隔离；●各通道有收、发指示灯；●主CPU以报文方式收发，并提供驱动程序；●单+5V电源供电。
开关量I/O模板可实现15通道光电隔离输入/输出功能。现场信号通过用户端的凤凰端子输入/输出。其它技术性能包括：●提供15路光电隔离共电源型输入；●输入电路设计为备份形式，用于输入通道的自检。即每一个通道在物理上使用两套电路来实现，在端口地址的分配上，每一组输入将占用两个不同的物理端口地址；●该模板提供15路光电隔离达林顿功率输出，每一个输出通道采用三个数据位来控制完成。其中两个数据位通过特定的逻辑组合来实现输出信号的有效，另外一个用于控制输出信号是否被送出(控制输出门)；●单+5v电源供电。
光电离输入输出板的技术性能包括：
●输入采用冗余技术；
●10路共地型输入，5路共电源输入；
●5路达林顿晶体管输出(+24DC 3A)；
●输出带启动、闭锁的不同口地址的四个数据位来控制；
●输出端口采用凤凰端子接口；

Claims (4)

1.一种计算机总线系统，包括总线及可与总线连接的用于组成计算机系统的模板，其特征在于总线有48条，包括+5V电源、+5V电源地、系统保护地信号线各三条，计算机系统的低八位数据线八条，计算机系统的低十位地址线10条，所有A/D的采样保持同步信号线、总线复位信号线、I/O准备好信号线、I/O端口读控制信号线、I/O端口写控制信号线、允许操作总线I/O信号线各一条，用户自定义线15条；
2.根据权利要求1所述的计算机总线系统，其特征是总线的结构为DIN48欧式插针、插座结构。
3.根据权利要求1所述的计算机总线系统，其特征是与总线连接的模板线路板的宽度为134.5mm，既4U尺寸。
4.根据权利要求1所述的计算机总线系统，其特征是总线系统由3个宽度为40mm，9个宽度为20mm，2个宽度为60mm的14个可与总线连接的模板组成。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101251594B (zh) * 2008-04-03 2011-04-06 北京航空航天大学 双向测距与时间比对处理终端
CN101371159B (zh) * 2006-01-31 2012-04-04 纳夫科姆技术公司 组合使用本地定位系统、本地rtk系统与区域、广域或全球载波相位定位系统的方法

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