CN206311956U - 一种cpld控制电路及含该电路的主机监控系统 - Google Patents

一种cpld控制电路及含该电路的主机监控系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种CPLD控制电路及含该电路的主机监控系统，属于主机工作状态监测领域。本实用新型CPLD控制电路包括CPLD控制器、USB模块、JTAG接口、TTL模块、LED显示模块，其中，所述USB模块输出端与TTL模块输入端相连，所述CPLD控制器输入端分别与TTL模块输出端和JTAG接口输出端相连，所述CPLD控制器输出端与LED显示模块输入端相连。本实用新型的有益效果为：使用LED指示灯的亮和灭来显示当前工作状态，取代了传统的监视器，使成本大幅度降低；LED指示灯电路简单，功耗低，体积小，无需外部单独安装，易维护。

Description

一种CPLD控制电路及含该电路的主机监控系统
技术领域
本实用新型涉及主机工作状态监测，尤其涉及一种CPLD控制电路，还涉及一种含该电路的主机监控系统。
背景技术
现有技术中在对主机等运行状态实时监测方面，一般是配置监视器进行即时监视，但是因民航客舱中空间狭小，现有的监视器无法实现狭小空间监测，并且电能消耗高，发热量大，不节能环保；此外，监视器需要单独安装，监视器本身电路复杂，后期维护不便。
实用新型内容
为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种CPLD控制电路，还提供了一种含该电路的主机监控系统，通过CPLD控制电路中LED显示模块的显示指示电脑等主机的工作状态。
本实用新型CPLD控制电路包括CPLD控制器、USB模块、JTAG接口、TTL模块、LED显示模块，其中，所述USB模块输出端与TTL模块输入端相连，所述CPLD控制器输入端分别与TTL模块输出端和JTAG接口输出端相连，所述CPLD控制器输出端与LED显示模块输入端相连。
本实用新型作进一步改进，还包括时钟模块，所述时钟模块的输出端与CPLD控制器输入端相连。
本实用新型作进一步改进，所述CPLD控制电路的电源通过USB模块提供，所述USB模块包括USB接口和稳压器。
本实用新型作进一步改进，所述USB模块包括USB接口J1、稳压芯片U2、所述稳压芯片U2Vin引脚与USB接口J1的电源引脚相连，所述稳压芯片U2Vin引脚和Vout引脚两端分别并联有极性电容和一个以上电容，所述USB接口J1的电源5V经稳压芯片U2转换为3.3V工作电压。
本实用新型作进一步改进，所述LED显示模块包括至少一个显示单元，所述显示单元与CPLD控制器的I/O口相连。
本实用新型作进一步改进，所述显示单元包括两个以上LED指示灯，每个LED指示灯具有亮、灭和闪烁三种状态，所述LED指示灯为能够显示两种颜色的双芯片LED灯。
本实用新型作进一步改进，所述LED显示模块包括两个以上显示单元，其中一个显示单元设有双向可选引脚，能够做电源指示灯或I/O控制指示灯，其它显示单元为I/O控制指示灯。
本实用新型作进一步改进，所述显示单元包括LED指示灯组D1、三极管Q1、三极管Q2、电阻R5、电阻R6，所述LED指示灯组D1包括发光二极管O和发光二极管G，所述发光二极管O的正极通过电阻R5连接电源，所述发光二极管O的负极通过三极管Q1接地，所述发光二极管G的正极通过电阻R6连接电源，所述发光二极管G的负极通过三极管Q2接地，所述三极管Q1和三极管Q2的基极与CPLD控制器的两个I/O引脚分别连接。
本实用新型作进一步改进，所述三极管Q2用电阻R21代替，所述电阻R21一端与所述发光二极管G的负极相连，所述电阻R21另一端接地。在设有双向可选引脚的显示单元的电路中，当选择电阻R21，去掉三极管Q2时，所述显示单元为电源指示灯；当选择三极管Q2，去掉电阻R21时，所述显示单元为I/O口控制指示灯。
本实用新型还提供了一种含该电路的主机监控系统，还包括电脑，所述电脑上设有接口，所述电脑通过所述接口与所述CPLD控制电路的USB接口和JTAG接口相连。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：使用LED指示灯的亮和灭来显示当前工作状态，取代了传统的监视器，使成本大幅度降低；LED指示灯电路简单，功耗低，体积小，无需外部单独安装，易维护。
附图说明
图1为CPLD控制电路结构示意图；
图2为CPLD控制电路的电路图；
图3-图11为图2局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型CPLD控制电路包括CPLD控制器、USB模块、JTAG接口、TTL(Transister-Transister-Logic，晶体管-晶体管逻辑电路)模块、LED显示模块、时钟模块，其中，所述USB模块输出端与TTL模块输入端相连，所述CPLD控制器输入端分别与TTL模块输出端、JTAG接口输出端、时钟模块的输出端相连，所述CPLD控制器输出端与LED显示模块输入端相连。其中，CPLD是英文Complex Programmable Logic Device的简称，中文含义为复杂可编程逻辑器件。
本实用新型通过USB模块从电脑主机的USB端口接收代码，并经TTL模块转换成CPLD可以正常识别的数字逻辑电平信号，CPLD处理器收到来自TTL模块的逻辑电平信号后，经过编译和处理后驱动LED显示模块的LED指示灯的亮或灭，进而指示电脑主机的工作状态。
如图2-图6、图9、图10所示，本例的CPLD控制器采用ALTERA公司生产的可编程逻辑控制器CPLD器件EPM240T100C5N，所述CPLD控制器的集成芯片U1为一个整体，为画电路图方便和查看清晰明了，本例按照功能将其划分为四个部分，其中，U1B和U1D为I/O控制口部分，用于与LED显示模块、TTL模块和时钟模块进行连接，并实现对LED显示模块的显示控制，其中，时钟模块采用时钟芯片U3的输出引脚与U1D的两个I/O引脚相连。U1A为电源供电和接地部分，U1C为JTAG口引脚，与JTAG接口J2相连，用于在线编程，通过JTAG接口J2与电脑连接来更新更换需要实现的控制程序，可随时根据需要更新CPLD控制器内部逻辑控制指令，达到需要的目的。
如图2和图7所示，本例CPLD控制电路的电源通过USB模块提供，所述USB模块集整个电路供电及与电脑之间的数据通讯传输予一体。包括USB接口和稳压器，具体地，所述USB模块包括USB接口J1、稳压芯片U2、所述稳压芯片U2Vin引脚与USB接口J1的电源引脚相连，所述稳压芯片U2Vin引脚和Vout引脚两端分别并联有极性电容和一个以上电容，所述USB接口J1的电源5V经稳压芯片U2转换为3.3V工作电压。具体地，所述USB模块包括USB接口J1、稳压芯片U2、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、极性电容C9和极性电容C10，所述稳压芯片U2Vin引脚分别与USB接口J1的电源引脚、极性电容C9正极和电容C14一端相连，所述稳压芯片U2Vout引脚分别与极性电容C10正极、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C12、电容C13、电容C15的一端相连，所述电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15的另一端、极性电容C9和极性电容C10的负极端及稳压器的GND引脚接地。当然，本例极性电容和电容的数量可以根据实际情况进行设置。
其中，本例USB接口J1的其中两个输出引脚引脚2和引脚3与TTL模块输入端相连。
如图2和图8所示，本例的TTL模块采用高度集成的接口转换器PL2302HXD_SSOP28,双向转换，有利于主机与CPLD控制器之间的双向通信。
如图2和图11所示，本例LED显示模块包括5个显示单元，所述显示单元与CPLD控制器的I/O口相连。当然，显示单元的数量可以根据CPLD控制器的I/O口的数量进行设置。
本例的显示单元包括两个LED指示灯，每个LED指示灯具有亮、灭和闪烁三种状态，所述LED指示灯为能够显示两种颜色的双芯片LED灯。本例为绿/橙双色LED灯，本LED显示模块由10个LED指示灯组成，目前最多共计可组合成103组不同的显示状态，可根据需要，每增加一个LED指示灯就增加13组状态，EPM240T100C5N共计80个I/O口，根据需要最多可组合成803组不同的显示状态。
本例LED显示模块包括一个设有双向可选引脚的显示单元，能够做电源指示灯(通电灯亮，断电灯灭)或I/O控制指示灯，其它四个显示单元为I/O控制指示灯。
本例显示单元包括两个LED指示灯和两个与LED指示灯连接的三极管，以下以设有双向可选引脚的显示单元为例进行说明。
本例显示单元包括LED指示灯组D1、三极管Q1、三极管Q2、电阻R5、电阻R6，所述LED指示灯组D1包括发光二极管O和发光二极管G，所述发光二极管O的正极通过电阻R5连接电源，所述发光二极管O的负极通过三极管Q1接地，所述发光二极管G的正极通过电阻R6连接电源，所述发光二极管G的负极通过三极管Q2接地，所述三极管Q1和三极管Q2的基极与CPLD控制器的两个I/O引脚分别连接。其他显示单元与其连接方式相同。
本例设有双向可选引脚的显示单元中的三极管Q2可以用电阻R21代替，所述发光二极管G的负极分别与三极管Q2的集电极和电阻R21的一端连接，所述电阻R21另一端接地。当选择电阻R21，去掉三极管Q2时，所述显示单元为电源指示灯；当选择三极管Q2，去掉电阻R21时，三极管Q2基极与CPLD控制器的I/O引脚连接，则所述显示单元为I/O控制指示灯，由数字逻辑指令控制LED指示灯工作状态，当晶体三极管B极为高电平时，晶体三极管C，E极被导通，电流流过LED指示灯，经过晶体三极管C，E极流到大地，形成一个回路，此时LED指示灯被点亮，反之灯灭。
本LED显示模块的LED指示灯组D1位置O灯，D2～D5位置G灯和O灯，均为I/O控制指示灯，由数字逻辑指令控制指示灯工作状态，当晶体三极管B极为高电平时，晶体三极管C，E极被导通，电流流过LED指示灯，经过晶体三极管C，E极流到大地，形成一个回路，此时LED指示灯被点亮，反之灯灭。
本实用新型还提供了一种含该电路的主机监控系统，包括电脑，所述电脑上设有接口，所述电脑通过所述接口与所述CPLD控制电路的USB接口和JTAG接口相连。
具体地，平时电脑设备不与CPLD的JTAG接口相连，有需要时，通过连接件来连接电脑和CPLD控制电路的JTAG接口，用于编译或更新CPLD控制器内部的控制程序，本例CPLD控制电路通过USB模块中的USB接口与电脑的USB接口相连，用于供电及与电脑的通讯。所述电脑可以是监控器、服务器等。
本实用新型基于电脑系统正常工作，并在规定时间范围内从USB通讯接口发出当前工作内容对应代码。
作为本实用新型的一个实施例，本例用于民航客舱娱乐系统的服务器工作状态实时监测。本例的工作原理为：
本LED显示模块预制二种自动显示状态：第1种，开机状态(上电启动状态，最长持续时间300秒)，第二种，代码传输间隔超时自动报错状态(连续30秒未收到来自电脑当前工作状态代码)。
本LED显示模块上电启动时，自动显示预制的“开机状态”(第一种预制状态)，当电脑正常开机后发送当前实时状态给CPLD控制器，CPLD控制器随即更新当前显示状态，显示电脑实际工作状态(比如：电源状态，系统更新，数据更新，网络状态，系统工作组状态，系统异常等)。
正常工作中，电脑USB接口每5秒发送一次当前状态给CPLD控制器，在切换工作状态或一个工作任务完成时立即发送当前状态，CPLD控制器收到当前状态代码后经译码转换，然后驱动LED显示模块指示，当CPLD控制器连续30秒未收到来自电脑系统的状态代码时，CPLD控制器自动显示故障代码(第二种预制状态)，当已经显示故障代码时，CPLD控制器又收到新的状态代码，CPLD控制器立即按新的状态代码译码驱动LED指示灯显示。
作为其中的一个实施例，本例的民航客舱主机监控系统的状态监控可以定义如下：
本例LED显示模块LED指示灯发光颜色定义：本LED指示灯采用单只双芯片，即：1个LED指示灯可发绿色和橙色光，两种颜色可独立发光，也可同时发光，互不影响。
G灯发绿色光，表示设备运行正常；O灯发橙色光，表示设备运行异常；G灯/O灯单独闪烁或同时或交替闪烁，表示设备正在执行某种特殊指令。
本实用新型CPLD控制器内部逻辑控制指令：
上电启动状态自动显示指令：D1位置G灯亮，D2～D5位置G灯闪烁，持续时间300秒；
接收指令间隔超时自动显示故障指令：D1位置G灯亮，D2～D4位置O灯亮，D5位置灯灭。
LED指示灯位数标识划分：每个独立的LED指示灯组均由2个LED指示灯组合而成，5个绿/橙双色LED灯，实则为10个独立LED指示灯，设每一位有效数字代表一个LED指示灯的状态，即：每一个代码由10位有效数字组成，10个数字的按照LED指示灯的顺序排列。
LED指示灯工作状态代码：当代码为0时，表示“灭”；当代码为1时，表示“亮”；当代码为2时，表示“闪烁”，闪烁时间，亮0.5秒，灭0.5秒，一个周期共计1秒；
系统上电启动时，自动显示代码：1020202020，持续时间5分钟，5分钟内状态可随时更新，当超过5分钟未收到任何代码，自动显示故障代码：1001010100。
系统状态变换时立即发出当然状态代码，系统状态无变化的情况下每15秒发出一次当前状态代码，当CPLD控制器连续30秒未收到代码时，自动显示故障代码：1001010100。
系统模块全部工作正常时，LED指示灯模块亮灯指示为：每一个LED指示灯组绿色灯全亮，橙色灯全灭，自动显示代码：1010101010。
本实用新型使用LED指示灯的亮和灭来显示当前工作状态，取代了传统的监视器，使成本大幅度降低；LED指示灯电路简单，功耗低，体积小，无需外部单独安装，易维护。
并且LED指示灯的数量能够根据CPLD控制器I/O接口的数量进行扩展，能够指示上百种主机工作状态，实现对主机的工作状态进行实时监控。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种CPLD控制电路，其特征在于：包括CPLD控制器、USB模块、JTAG接口、TTL模块、LED显示模块，其中，所述USB模块输出端与TTL模块输入端相连，所述CPLD控制器输入端分别与TTL模块输出端和JTAG接口输出端相连，所述CPLD控制器输出端与LED显示模块输入端相连。
2.根据权利要求1所述的CPLD控制电路，其特征在于：还包括时钟模块，所述时钟模块的输出端与CPLD控制器输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的CPLD控制电路，其特征在于：所述CPLD控制电路的电源通过USB模块提供，所述USB模块包括USB接口和稳压器。
4.根据权利要求3所述的CPLD控制电路，其特征在于：所述USB模块包括USB接口J1、稳压芯片U2、所述稳压芯片U2 Vin引脚与USB接口J1的电源引脚相连，所述稳压芯片U2 Vin引脚和Vout引脚两端分别并联有极性电容和一个以上电容，所述USB接口J1的电源5V经稳压芯片U2转换为3.3V工作电压。
5.根据权利要求1或2所述的CPLD控制电路，其特征在于：所述LED显示模块包括至少一个显示单元，所述显示单元与CPLD控制器的I/O口相连。
6.根据权利要求5所述的CPLD控制电路，其特征在于：所述显示单元包括两个以上LED指示灯，每个LED指示灯具有亮、灭和闪烁三种状态，所述LED指示灯为能够显示两种颜色的双芯片LED灯。
7.根据权利要求6所述的CPLD控制电路，其特征在于：所述LED显示模块包括两个以上显示单元，其中一个显示单元设有双向可选引脚，能够做电源指示灯或I/O控制指示灯，其它显示单元为I/O控制指示灯。
8.根据权利要求7所述的CPLD控制电路，其特征在于：所述显示单元包括LED指示灯组D1、三极管Q1、三极管Q2、电阻R5、电阻R6，所述LED指示灯组D1包括发光二极管O和发光二极管G，所述发光二极管O的正极通过电阻R5连接电源，所述发光二极管O的负极通过三极管Q1接地，所述发光二极管G的正极通过电阻R6连接电源，所述发光二极管G的负极通过三极管Q2接地，所述三极管Q1和三极管Q2的基极与CPLD控制器的两个I/O引脚分别连接。
9.根据权利要求8所述的CPLD控制电路，其特征在于：设有双向可选引脚的显示单元中，所述三极管Q2能够用电阻R21代替，所述电阻R21一端与所述发光二极管G的负极相连，所述电阻R21另一端接地。
10.一种含根据权利要求1-9任一项所述CPLD控制电路的主机监控系统，其特征在于：还包括电脑，所述电脑上设有接口，所述电脑通过所述接口与所述CPLD控制电路的USB接口和JTAG接口相连。
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