CN208781217U - 计算机板卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种计算机板卡，包括：PCIe总线接口；PCIe转PCI芯片，与PCIe总线接口连接，用于将PCIe总线接口转换为PCI总线接口；PCI芯片，与PCIe转PCI芯片的PCI总线接口连接，用于将一个PCI总线接口扩展为多个Profibus从站模块，其中，每个Profibus从站模块对应于Profibus网络中的一个从站。本实用新型将多个Profibus从站集成在一个PCIe板卡上，以便利用跳线的方式，实现多个Profibus从站自由组合到不同的电气网络中的技术效果。

Description

计算机板卡

技术领域

本实用新型涉及计算机硬件领域，尤其涉及一种计算机板卡。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

过程现场总线(Process Field Bus，Profibus)是一种比较流行的现场总线标准。其历史可追溯到1987年联邦德国开始的一个合作计划，此计划有十四家公司及五个研究机构参与，目标是要推动一种串列现场总线，可满足现场设备接口的基本需求。为了这个目的，参与的成员同意支持有关工厂生产及程序自动化的共通技术研究。目前，Profibus拥有远远超过2500万个已安装节点，是世界市场上领先的现场总线系统。这一通用通讯总线系统所提供的工业自动化的优点，得到了所有行业的好评。该通讯总线基于模块化概念，可适应大量不同应用，并广泛应用于离散式自动化和过程工业的所有工段。该通讯总线在全世界的广泛应用中久经验证，可用于所有生产和过程步骤。采用统一的Profibus解决方案，可极大地降低投资、运行和维护成本，显著提高生产力。

现有技术中，集成了Profibus从站的计算机板卡，大都采用外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线技术。集成了Profibus从站的PCI板卡可以实现大部分Profibus从站的基本功能，通过PCI总线对Profibus从站信息进行配置和网络诊断，能够提供一套完整的计算机板卡驱动和配套的调试、诊断软件。但是，随着计算机技术的发展，导致PCI总线被逐步淘汰，计算机主板上已经很少具有PCI总线接口了，而更多采用高速串行计算机扩展总线标准(peripheral componentinterconnect express，PCIe)总线接口，因此，集成了Profibus从站的PCI板卡越来越无法满足实际工作需要，迫切需要一种集成了Profibus从站的PCIe板卡。除此之外，传统集成了Profibus从站的PCI板卡，大都只支持1个Profibus从站，很少内置有多个Profibus从站的PCI板卡。

为了使得集成了Profibus从站的PCI板卡可以继续在新的计算机主板上使用，现有技术的另外一种方案是通过PCIe转PCI的设备，实现PCIe总线到PCI总线的透明数据传输，该方案成功地实现了计算机驱动、各种软件的兼容，无需在进行软件升级和开发工作，极大地减轻了软件开发工作和系统集成的难度。但是，这种方案由于需要外置一个PCIe转PCI的设备，而该设备又不是标准的计算机设备，无法安装到计算机机箱中，从而导致系统集成过程中，必须为该转换设备设计一款非标的安装位置，增加了系统集成的成本。其次，由于这种方案多了一个转接设备，必然导致增加了一个故障的环节，为后续的维护增加了难度。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种计算机板卡，用以解决现有技术中缺乏基于PCIe接口的Profibus从站计算机板卡的技术问题，该计算机板卡包括：PCIe总线接口；PCIe转PCI芯片，与PCIe总线接口连接，用于将PCIe总线接口转换为PCI总线接口；PCI芯片，与PCIe转PCI芯片的PCI总线接口连接，用于将一个PCI总线接口扩展为多个Profibus从站模块，其中，每个Profibus从站模块对应于Profibus网络中的一个从站。

进一步地，计算机板卡还包括：与每个Profibus从站模块连接的LED数码管，用于显示每个Profibus从站的工作状态。

进一步地，计算机板卡还包括：RS485网络接口，与多个Profibus从站模块连接，用于接收外部输入的操作指令，其中，操作指令用于对多个Profibus从站模块进行配置或诊断。

可选地，计算机板卡通过PCIe总线接口接收外部输入的操作指令，其中，操作指令用于对多个Profibus从站模块进行配置或诊断。

进一步地，计算机板卡还包括：隔离芯片，连接于Profibus网络接口与Profibus从站模块之间，用于隔离Profibus网络内外部的电气信号。

可选地，PCIe转PCI芯片为XIO2001芯片，PCI芯片为PCI9052芯片。

其中，XIO2001芯片包括如下PCIe总线信号的接口：PERST#、WAKE#、CLK-、CLK+、Rxn、Rxp、Txn、Txp，以及如下PCI总线信号的接口：AD[31:0]、C/BE[3:0]、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY、STOP#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、CLK、RST#、INTA#和LOCK#。

PCI9052芯片提供如下本地总线信号的接口：Data[15:0]、Addr[12:0]、WIF#、BHE#、INT1#、RES#、BUSY#、INT0#、RD#、WR#和CS#。

每个Profibus从站模块包括如下信号的接口：STA#、RUN#、ERR#、RDY#、RS485P、RS485N、PB_RX、PB_TX和PB_ENB；其中，STA#、RUN#、ERR#和RDY#信号接口与LED数码管连接；RS485P和RS485N信号接口与RS485网络接口连接；PB_RX、PB_TX和PB_ENB信号接口与隔离芯片连接。

可选地，隔离芯片为ADMU1401B芯片。

其中，隔离芯片包括如下信号的接口：Q-SPIMOSI、Q-SPIMISO、SPIMOSI和SPIMISO；其中，隔离芯片的Q-SPIMOSI信号接口与Profibus从站模块的PB_RX信号接口连接；隔离芯片的Q-SPIMISO信号接口与Profibus从站模块的PB_TX信号接口连接；隔离芯片的SPIMOSI和SPIMISO信号接口与Profibus网络的差分信号接口线连接。

在本实用新型实施例中，通过PCIe转PCI芯片将PCIe总线接口转换为PCI总线接口，然后通过PCI芯片，将PCI总线接口扩展为多个Profibus从站模块，使得每个Profibus从站模块对应于Profibus网络中的一个从站，达到了将多个Profibus从站集成在一个PCIe板卡上的目的，以便利用跳线的方式，实现多个Profibus从站自由组合到不同的电气网络中的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例中的计算机板卡示意图；

图2为本实用新型实施例中的PCIe转PCI芯片的信号接口示意图；

图3为本实用新型实施例中的PCI芯片的信号接口示意图；

图4为本实用新型实施例中的隔离芯片的信号接口示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，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，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型实施例提供了一种计算机板卡，如图1所示，该计算机板卡包括：PCIe总线接口10、PCIe转PCI芯片20和PCI芯片30。

其中，PCIe总线接口10，用于与计算机主板连接；

PCIe转PCI芯片20，与PCIe总线接口10连接，用于将PCIe总线接口10转换为PCI总线接口(图1中示出了通过PCIe转PCI芯片将一个PCIe总线接口扩展出三个PCI总线接口，每个PCI接口可以与一个PCI芯片连接)；

PCI芯片30，与PCIe转PCI芯片20的PCI总线接口连接，用于将一个PCI总线接口扩展为多个Profibus从站模块40，其中，每个Profibus从站模块对应于Profibus网络中的一个从站。图1中示出了通过PCI芯片30将一个PCI总线接口扩展出三个Profibus从站模块，也即通过一个PCIe转PCI芯片20和一个PCI芯片30可以将一个PCIe总线接口10扩展出九个Profibus从站模块。

可选地，上述计算机板卡还可以包括：与每个Profibus从站模块连接的LED数码管60，用于显示每个Profibus从站的工作状态。在将九个Profibus从站模块集成在同一块PCIe计算机板卡上，可以通过九个独立的LED数码管显示每个Profibus从站的工作状态。

进一步地，作为第一种可选的实施方式，本实用新型实施例提供的计算机板卡可以通过PCIe总线接口接收外部输入的操作指令，以对多个Profibus从站模块进行配置或诊断。

作为第二种可选的实施方式，本实用新型实施例提供的计算机板卡还可以包括：RS485网络接口70，与多个Profibus从站模块连接，用于接收外部输入的操作指令，以对多个Profibus从站模块进行配置或诊断。

对于来自不同电气系统的Profibus网络信号，该传输的网络信号没有办法实现多个电气系统的等电位，这是Profibus网络固有的特性，也是无法改变的现状。为此，本实用新型实施例提供的计算机板卡还可以进一步包括：隔离芯片50，连接于Profibus网络接口80与Profibus从站模块之间，用于隔离Profibus网络内外部的电气信号。

作为一种可选的实施例，本实用新型实施例采用的PCIe转PCI芯片可以XIO2001芯片，本实用新型实施例采用的PCI芯片可以是PCI9052芯片。XIO2001协议芯片通过PERST#、WAKE#、CLK-、CLK+、Rxn、Rxp、Txn、Txp信号接口与计算机主板进行连接，可以被计算机正确识别为标准的PCIe板卡设备。具体信号连接关系，如图2所示。

由于XIO2001协议芯片是一款典型的PCIe转PCI的桥接芯片，可以非常方便地实现PCIe总线与最多3个PCI总线的透明数据传输，并且在数据转发方面表现良好，被大量计算机主板使用。在PCI总线接口方面，XIO2001芯片提供如下PCI总线信号的接口：AD[31:0]、C/BE[3:0]、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY、STOP#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、CLK、RST#、INTA#和LOCK#。由于XIO2001芯片本身提供了3个PCI总线接口，因此，本实用新型实施例采用三个PCI9052芯片与一个XIO2001协议芯片对接，从而实现了三个PCI设备的设计，如图2所示。

进一步地，对于每个PCI设备的设计，本实用新型实施例采用LocalBus方式，将一个PCI设备扩展出三个Com模块(即Profibus从站模块)，每个Com模块都对应唯一一个Profibus从站。如图3所示，PCI9052芯片提供如下本地总线信号的接口：Data[15:0]、Addr[12:0]、WIF#、BHE#、INT1#、RES#、BUSY#、INT0#、RD#、WR#和CS#。

每个Profibus从站模块包括如下信号的接口：STA#、RUN#、ERR#、RDY#、RS485P、RS485N、PB_RX、PB_TX和PB_ENB；其中，STA#、RUN#、ERR#和RDY#信号接口与LED数码管连接；RS485P和RS485N信号接口与RS485网络接口连接；PB_RX、PB_TX和PB_ENB信号接口与隔离芯片连接。通过与LED数码管连接的STA#、RUN#、ERR#、RDY#信号来表示当前从站的工作状态和配置状态，可以更加方便显示当前信息。本实用新型实施例提供了九个Profibus从站，因此也提供了九个LED数码管进行独立显示，每个Profibus从站对应一个独立的LED数码管显示，独立工作，互不干扰。

图3中所示的RS485P和RS485N是实现RS485差分信号的两根线，通过RS485P和RS485N来实现对Com模块(Profibus从站模块)的配置和诊断，主要包括Profibus从站的自由配置和报文格式定义。所有RS485信号接口都连接到板卡外部的DB端子上，可以通过计算机的RS485接口进行分别配置Com模块和Profibus从站信息；也可以通过PCIe总线来配置Com模块和Profibus从站信息。

如图3所示，通过PB_RX、PB_TX和PB_ENB与隔离芯片连接，隔离芯片在于外部的Profibus网络进行连接，实现了内外部电气的隔离。对于外部Profibus网络来说，本方案通过板卡内置的跳线方式，既可以实现9个Profibus从站都在一个电气网络上，也可以实现9个Profibus从站在9个相互独立的电气网络上，同时通过跳线的方式，可也灵活配置9个从站在不同的Profibus电气网络中。

作为一种可选的实施方式，本实用新型实施例采用ADMU1401B隔离芯片，可以实现双向Profibus网络信号的电气隔离，以解决不同电气系统的电气网络传输问题。如图4所示，ADMU1401B隔离芯片50可以包括如下信号的接口：Q-SPIMOSI、Q-SPIMISO、SPIMOSI和SPIMISO；其中，隔离芯片的Q-SPIMOSI信号接口与Profibus从站模块的PB_RX信号接口连接；隔离芯片的Q-SPIMISO信号接口与Profibus从站模块的PB_TX信号接口连接；隔离芯片的SPIMOSI和SPIMISO信号接口与Profibus网络的差分信号接口线连接。

如图4所示，该隔离芯片50可以将2个不同电平的信号进行有效的电气隔离，通过内置发光二极管的方式进行信号传递。V3.3侧的信号直接连接Profibus从站模块上，V5侧的信号直接连接到Profibus网络上，通过SPIMOSI和SPIMISO信号连接到Profibus网络差分信号线上。

由上可知，为了解决目前基于PCIe接口的Profibus从站计算机板卡缺乏的问题，本实用新型实施例提供了一种PCIe接口的九个Profibus从站接口，实现了计算机与Profibus现场总线的良好沟通，最大限度地将九个Profibus从站集成到了一块计算机板卡上。利用PCIe转PCI桥接芯片扩展出了三条PCI总线，利用PCI协议芯片的LocalBus接口扩展出九个Com模块的Profibus从站，将九个Profibus从站集成在同一块PCIe计算机板卡上，通过九个独立的LED数码管显示每个Profibus从站的工作状态，采用外部RS485网络接口和/或PCIe总线接口对Profibus从站进行配置和诊断，利用跳线的方式，实现了九个Profibus从站自由组合到不同的电气网络中。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种计算机板卡，其特征在于，包括：

PCIe总线接口；

PCIe转PCI芯片，与所述PCIe总线接口连接，用于将PCIe总线接口转换为PCI总线接口；

PCI芯片，与所述PCIe转PCI芯片的PCI总线接口连接，用于将一个PCI总线接口扩展为多个Profibus从站模块，其中，每个Profibus从站模块对应于Profibus网络中的一个从站。

2.如权利要求1所述的计算机板卡，其特征在于，所述计算机板卡还包括：

与每个Profibus从站模块连接的LED数码管，用于显示每个Profibus从站的工作状态。

3.如权利要求1所述的计算机板卡，其特征在于，所述计算机板卡还包括：

RS485网络接口，与所述多个Profibus从站模块连接，用于接收外部输入的操作指令，其中，所述操作指令用于对所述多个Profibus从站模块进行配置或诊断。

4.如权利要求1所述的计算机板卡，其特征在于，所述计算机板卡还包括：

隔离芯片，连接于Profibus网络接口与Profibus从站模块之间，用于隔离Profibus网络内外部的电气信号。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的计算机板卡，其特征在于，所述PCIe转PCI芯片为XIO2001芯片，所述PCI芯片为PCI9052芯片。

6.如权利要求5所述的计算机板卡，其特征在于，所述XIO2001芯片包括如下PCIe总线信号的接口：PERST#、WAKE#、CLK-、CLK+、Rxn、Rxp、Txn、Txp，以及如下PCI总线信号的接口：AD[31:0]、C/BE[3:0]、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY、STOP#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、CLK、RST#、INTA#和LOCK#。

7.如权利要求6所述的计算机板卡，其特征在于，所述PCI9052芯片提供如下本地总线信号的接口：Data[15:0]、Addr[12:0]、WIF#、BHE#、INT1#、RES#、BUSY#、INT0#、RD#、WR#和CS#。

8.如权利要求7所述的计算机板卡，其特征在于，每个Profibus从站模块包括如下信号的接口：STA#、RUN#、ERR#、RDY#、RS485P、RS485N、PB_RX、PB_TX和PB_ENB；其中，STA#、RUN#、ERR#和RDY#信号接口与LED数码管连接；RS485P和RS485N信号接口与RS485网络接口连接；PB_RX、PB_TX和PB_ENB信号接口与隔离芯片连接。

9.如权利要求8所述的计算机板卡，其特征在于，所述隔离芯片为ADMU1401B芯片。

10.如权利要求9所述的计算机板卡，其特征在于，所述隔离芯片包括如下信号的接口：Q-SPIMOSI、Q-SPIMISO、SPIMOSI和SPIMISO；其中，所述隔离芯片的Q-SPIMOSI信号接口与所述Profibus从站模块的PB_RX信号接口连接；所述隔离芯片的Q-SPIMISO信号接口与所述Profibus从站模块的PB_TX信号接口连接；所述隔离芯片的SPIMOSI和SPIMISO信号接口与Profibus网络的差分信号接口线连接。