CN201072546Y - 数据采集和信号发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数据采集和信号发生装置，包括：现场可编程门阵列芯片，用于下载设计逻辑，实现现场可编程门阵列功能，并通过全局IO引脚和普通IO引脚与CPU、存储器接口、信号发生输出接口、以及数据采集接口连接；以及CPU，与现场可编程门阵列芯片、RS232接口、以及以太网接口连接，用于与上位机进行通信、控制现场可编程门阵列芯片和/或收发存储器数据。通过使用本实用新型，可以降低数字芯片调试和测试的成本、提高调测效率、有效克服功能验证不全的缺陷，同时增强了系统的灵活性和应用范围，具有很强的可扩展性。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信领域，并且特别地，涉及一种数据采集和信号发生装置。
背景技术
当今，数字芯片设计的规模越来越大，从小的由几百万门到大的上千万门，其技术实现难度很大，功能也很复杂，这无疑给调试和测试带来了巨大的压力和挑战。目前，调测时使用的数据采集和信号发生装置主要是由个别公司提供的专用仪器，其功能固定且价格昂贵，选用这些仪器必然会造成成本大幅度增加，而且还存在测试速度缓慢、功能验证不全等缺陷。
然而，至今尚未提出具有较高实用性的数据采集和信号发生的技术方案。
实用新型内容
考虑到上述问题而做出本实用新型，本实用新型的主要目的在于提供一种用于数字芯片调试和测试的数据采集和信号发生机制。
根据本实用新型的一个实施例，提供了一种数据采集和信号发生装置。
该装置包括：现场可编程门阵列(FPGA)芯片，用于下载设计逻辑，实现现场可编程门阵列功能，并通过全局IO引脚和普通IO引脚与CPU、存储器接口、信号发生输出接口、以及数据采集接口连接；以及CPU，与现场可编程门阵列芯片、RS232接口、以及以太网接口连接，用于与上位机进行通信、控制现场可编程门阵列芯片和/或收发存储器数据。
其中，RS232接口与上位机连接，实现数据采集和信号发生装置与上位机之间的通信；信号发生输出接口用于输出信号源；数据采集接口用于采集外部数据。
并且，以太网接口与上位机连接，实现数据采集和信号发生装置与上位机之间的数据上传/下载。其中，上位机用于控制数据采集和信号发生装置的运行状态和/或信号源数据的上传/下载。
此外，存储器接口用于插入存储器，以缓存采集的数据和信号发生输出的数据。
其中，存储器包括：数据采集存储区，包括第一区和第二区，用于存储采集的数据，其中，当第一区/第二区的数据放满时，现场可编程门阵列芯片产生标志信号给CPU，CPU启动读取第一区/第二区的数据并通过以太网接口上传给上位机；以及信号产生存储区，包括第一区和第二区，用于存储产生的信号，其中，当第一区/第二区的信号放满时，现场可编程门阵列芯片顺序取出第一区/第二区的信号通过信号发生输出接口发送出去，当第一区/第二区的信号都被发送出去之后，现场可编程门阵列芯片产生标志信号给CPU，通知CPU将后续信号放入信号产生存储区。
另外，该装置进一步包括：电源电路，与数据采集和信号发生装置的各个部件连接，用于为数据采集和信号发生装置提供电压。
通过本实用新型的上述技术方案，可以降低数字芯片调试和测试的成本、提高调测效率、有效克服功能验证不全的缺陷，同时增强了系统的灵活性和应用范围，具有很强的可扩展性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是根据本实用新型第一实施例的数据采集和信号发生装置的框图；以及
图2是根据本实用新型实施例的数据采集和信号发生装置中存储器内数据采集存储区划分的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本实用新型的实施例。
第一实施例
首先将参照附图描述本实用新型的第一实施例。
在本实用新型的第一实施例中，提供了一种数据采集和信号发生装置。
如图1所示，该装置包括：现场可编程门阵列(FPGA)芯片，用于下载设计逻辑，实现现场可编程门阵列功能，并通过全局IO引脚和普通IO引脚与CPU、存储器接口、信号发生输出接口、以及数据采集接口连接；以及CPU，与现场可编程门阵列芯片、RS232接口、以及以太网接口连接，用于与上位机进行通信、控制现场可编程门阵列芯片和/或收发存储器数据。
优选地，现场可编程门阵列芯片是Altera的Stratix器件EP1S20F780C7，用于实现CPU接口控制、DDR SDRAM内存条读写控制、数据采集接口逻辑控制、信号发生输出接口逻辑控制功能；上位机可以是个人计算机，其CPU使用MOTOROLA的处理器MPC8270，MPC8270对PC机下发的命令进行解析，产生控制信号给现场可编程门阵列芯片；RS232接口可以是ADI的ADM3202ARN和DB9插座，其是MPC8270的外设，MPC8270通过RS232接口与个人计算机相连，接收个人计算机的控制命令，实现数据采集和信号发生装置与上位机之间的通信。
其中，信号发生输出接口用于输出信号源；数据采集接口用于采集外部数据，并且信号发生输出接口和数据采集接口都是通用接口插座，通过增加和相应修改这两个接口就可以实现不同的功能需求。
并且，以太网接口与上位机连接，实现数据采集和信号发生装置与上位机之间的数据上传/下载。其中，上位机用于控制数据采集和信号发生装置的运行状态和/或信号源数据的上传/下载。
优选地，以太网接口是REALTEK的RTL8201BL和8P8C插座，与上述的ADM3202ARN和DB9插座一样，其是MPC8270的外设，MPC8270通过以太网接口与个人计算机进行数据交互；信号发生输出接口可以是40针、2.54间距通用插座，通过IDE电缆与被测设备相连，用于为被测设备提供输入激励；数据采集接口可以是40针、2.54间距通用插座实现，通过IDE电缆与被测设备相连，从而实现被测设备数据的采集。
此外，存储器接口中可插入存储器，以缓存采集的数据和信号发生输出的数据。优选地，存储器接口是184芯DDR DIMM插座，其可以外接多个512MB的DDR SDRAM内存条。
其中，如图2所示，存储器包括：数据采集存储区，包括第一区和第二区，用于存储采集的数据，其中，当第一区/第二区的数据放满时，现场可编程门阵列芯片产生标志信号给CPU，CPU启动读取第一区/第二区的数据并通过以太网接口上传给上位机；以及信号产生存储区，包括第一区和第二区，用于存储产生的信号，其中，当第一区/第二区的信号放满时，现场可编程门阵列芯片顺序取出第一区/第二区的信号通过信号发生输出接口发送出去，当第一区/第二区的信号都被发送出去之后，现场可编程门阵列芯片产生标志信号给CPU，通知CPU将后续信号放入信号产生存储区。
在数据采集时，上位机通过RS232接口向CPU(MPC8270)顺序发送数据采集长度信息和启动采集命令；之后，CPU解析数据采集长度信息和启动采集命令，将数据采集长度信息发送给现场可编程门阵列芯片，并产生启动采集信号控制现场可编程门阵列芯片中的数据采集控制模块开始数据采集；最后，现场可编程门阵列芯片将采集到的数据顺序放入存储器的数据采集存储区。
其中，现场可编程门阵列芯片将采集到的数据顺序放入图2所示的存储器的数据采集存储区的1区和2区，当1区放满时，现场可编程门阵列芯片将产生的标志信号发送给CPU，CPU启动读取1区的数据并通过以太网接口上传给上位机，然后等待2区放满的标志信号，直到采集数据达到指定长度时，现场可编程门阵列芯片自动停止采集操作。
此外，在信号发生时，上位机通过RS232接口下发信号源数据长度信息给CPU，并且CPU将信号源数据长度信息传送给现场可编程门阵列芯片；之后上位机通过以太网接口、CPU、现场可编程门阵列芯片将数据顺序存入存储器的信号产生存储区。
其中，上位机同样是将数据存入信号产生存储区的1区和2区，第一次数据发送过程需要放满信号产生存储区所有空间。当放满图2所示的信号产生存储区的1区时，现场可编程门阵列芯片启动信号发生操作，顺序取出1区和2区的数据通过信号发生输出接口发送出去；当1区信号都被发送出去后，现场可编程门阵列芯片产生标志信号给CPU，进而通知PC机将后续的数据源数据放入DDRSDRAM。如此循环操作，直到所有的信号源数据都通过信号发生输出接口发送出去。
并且，在该装置中，信号发生输出接口与可编程门阵列连接，用通用插座实现，该接口实现与可编程门阵列芯片普通IO线和全局IO线的连接，用于输出信号源。
数据采集接口与可编程门阵列芯片连接，优选地，以通用插座实现，该接口用于实现与可编程门阵列芯片普通IO线和全局IO线的连接，从而采集外部数据。
另外，该装置进一步包括：电源电路，与数据采集和信号发生装置的各个部件连接，用于为数据采集和信号发生装置提供电压。优选地电源电路使用DCDC模块和LDO实现，为装置提供1.5V、2.5V、3.3V电源，电源功耗满足装置的需求并预留30％以上的余量。
综上所述，本实用新型利用CPU和现场可编程门阵列芯片实现了一种简易的数据采集和信号发生装置，其中通过变化上位机数据处理软件、发送不同调测功能所需的信号源数据，可以显著提高调测效率和功能覆盖率，同时解决了目前芯片设计时调测仪器成本昂贵、功能固定的问题。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种数据采集和信号发生装置，其特征在于，包括：
现场可编程门阵列芯片，用于下载设计逻辑，实现现场可编程门阵列功能，并通过全局IO引脚和普通IO引脚与CPU、存储器接口、信号发生输出接口、以及数据采集接口连接；以及
所述CPU，与所述现场可编程门阵列芯片、RS232接口、以及以太网接口连接，用于与上位机进行通信、控制所述现场可编程门阵列芯片和/或收发存储器数据。
2.根据权利要求1所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，所述RS232接口与所述上位机连接，实现所述数据采集和信号发生装置与所述上位机之间的通信。
3.根据权利要求1所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，所述以太网接口与所述上位机连接，实现所述数据采集和信号发生装置与所述上位机之间的数据上传/下载。
4.根据权利要求2或3所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，所述上位机用于控制所述数据采集和信号发生装置的运行状态和/或信号源数据的上传/下载。
5.根据权利要求1所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，所述信号发生输出接口连接至被测设备。
6.根据权利要求1所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，所述数据采集接口连接至被测设备。
7.根据权利要求1所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，所述存储器接口连接至存储器。
8.根据权利要求7所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，所述存储器包括：
数据采集存储区，包括第一区和第二区，用于存储采集的数据，其中，当所述第一区/第二区的数据放满时，所述现场可编程门阵列芯片产生标志信号给所述CPU，所述CPU启动读取所述第一区/第二区的数据并通过所述以太网接口上传给所述上位机；以及
信号产生存储区，包括第一区和第二区，用于存储产生的信号，其中，当所述第一区/第二区的信号放满时，所述现场可编程门阵列芯片顺序取出所述第一区/第二区的信号通过所述信号发生输出接口发送出去，当所述第一区/第二区的信号都被发送出去之后，所述现场可编程门阵列芯片产生标志信号给所述CPU，通知所述CPU将后续信号放入所述信号产生存储区。
9.根据权利要求1所述的数据采集和信号发生装置，其特征在于，进一步包括：
电源电路，与所述数据采集和信号发生装置的各个部件连接，用于为所述数据采集和信号发生装置提供电压。
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| CN105741879A (zh) * | 2014-12-12 | 2016-07-06 | 国家电网公司 | 一种模拟智能电能表存储器测试板系统及其测试方法 |
| CN107491368A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-19 | 成都普诺科技有限公司 | 挂载多个外设的PowerPC检测系统 |
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