CN211653642U - 一种多任务输入输出接口 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多任务输入输出接口，属于接口技术领域，包括接口控制板以及基于I²C总线通信协议与所述接口控制板连接的若干个扩展接口板；所述接口控制板通过串口协议与主控计算机连接；所述扩展接口板通过串口协议与I/O外设连接；所述接口控制板和所述扩展接口板均由电源模块供电。通过接口控制板作为主控计算机和诸多I/O的中间环节，在接口控制板通过I²C总线连接若干个扩展接口板，从而通过扩展接口板完成主控计算机与外设的所有通信，这样既提高了接口的数量，实现了多通道、多类型信号的同步采集和控制功能，也节约所需的接口成本。

Description

一种多任务输入输出接口

技术领域

本实用新型属于接口技术领域，特别涉及一种多任务输入输出接口。

背景技术

接口技术是一种计算机主控软件对计算机各种外部设备的实时交互技术。功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起。具体是设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输；能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换；能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数/模或模/数转换器等；协调时序差异；地址译码和设备选择功能；设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类：(1)I/O接口芯片；(2)I/O接口控制卡。CPU通过接口对外设进行控制的方式有以下几种：(1)程序查询方式；(2)中断处理方式；(3)DMA(直接存储器存取)传送方式。

在模拟训练系统中一般都需要用到接口技术来使主控计算机软件对各控制台上输入/输出接口的实时交互，由于模拟训练系统中的各控制台上控制按键、开关、手轮、显示信息、信号指示灯繁多，输入/输出信号类型多种多样，传统的接口技术无法满足较多外设端口的接入，只能通过增加接口控制板数量的方式来实现多外设通信，不仅提高了使用成本，还增加了安装布线的难度，接口控制板数量较多也会影响接口通信的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述接口技术在面对多外设和信号类型复杂的情况下不方便扩展接口数量的问题提出一种多任务输入输出接口，具有方便扩展接口数量，实现实时多任务信号输入输出的优点。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的，一种多任务输入输出接口，包括接口控制板以及基于I²C总线通信协议与所述接口控制板连接的若干个扩展接口板；

所述接口控制板通过串口协议与主控计算机连接；

所述扩展接口板通过串口协议与I/O外设连接；

所述接口控制板和所述扩展接口板均由电源模块供电。

优选的，所述串口协议为USB2.0通信协议。

优选的，所述接口控制板还连接有复位电路。

优选的，所述电源模块用于向接口控制板输出5V或12V的电压，电源模块与扩展接口板之间还连接有低压差线性稳压器，通过低压差线性稳压器向扩展接口板输出3.3V和2.3V的电压。

优选的，所述扩展接口板包括CPLD主控芯片以及外围的光电耦合电路和电平转换驱动电路，其中光电耦合电路用于接收I/0外设的输入信号，电平转换驱动电路用于输出对I/0外设的控制信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过接口控制板作为主控计算机和诸多I/O的中间环节，在接口控制板通过I²C总线连接若干个扩展接口板，从而通过扩展接口板完成主控计算机与外设的所有通信，这样提高了接口的数量，实现了多通道、多类型信号的同步采集和控制功能，也节约所需的接口成本。

2、扩展接口板采用CPLD主控芯片，具有丰富可编程I/O端口的特点，使外设接入接口时控制更加的方便。

附图说明

图1为本实用新型的整体装置组成结构示意图。

图2为本实用新型的接口控制板和扩展接口板供电示意图。

图3为本实用新型的扩展接口板内部芯片以及外围电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种多任务输入输出接口，包括接口控制板以及基于I²C总线通信协议与所述接口控制板连接的若干个扩展接口板；所述接口控制板通过串口协议与主控计算机连接；所述扩展接口板通过串口协议与I/O外设连接；所述接口控制板和所述扩展接口板均由电源模块供电，接口控制板是连接模拟训练系统中主控计算机和诸多I/O外设的中间环节，通过接口控制板扩展若干个扩展接口板，每个扩展接口板与一个I/O外设连接，从而实现多通道、多类型信号的同步采集和控制功能，节约了接口的成本，电源模块为接口控制板和扩展接口板上的芯片及外围电路提供电能，使其可以正常工作。

所述串口协议为USB2.0通信协议，USB2.0具有可支持热拔插，传输速率快的优点，本申请文件不局限于USB2.0通信协议，若不考虑成本还可以选择USB3.0或USB3.1。

所述接口控制板还连接有复位电路，复位电路用来将接口控制板的主控芯片初始化，使接口控制板可以重新执行指定程序，接口控制板采用EZ-USB FX2可编程芯片作为主控芯片，8051代码和数据可以通过USB接口直接从主机计算机下载到EZ-USB FX2内部RAM，外设不用ROM、EPROM或FLASH存储器就可以工作，这样使固件的升级更容易。

如图2所示，所述电源模块用于向接口控制板输出5V或12V的电压，电源模块与扩展接口板之间还连接有低压差线性稳压器，通过低压差线性稳压器向扩展接口板输出3.3V和2.3V的电压，低压差线性稳压器具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比，是新一代的集成电路稳压器。

如图3所示，所述扩展接口板包括CPLD主控芯片以及外围的光电耦合电路和电平转换驱动电路，其中光电耦合电路用于接收I/0外设的输入信号，电平转换驱动电路用于输出对I/0外设的控制信号，接口扩展板主要完成硬件对外的信号输入、输出功能，由于涉及到多个控制台的多个信号的输入输出，同时还得考虑硬件在机柜内部的安装，本系统采用了CPLD作为I/O扩展的选择，CPLD芯片选择了MAXⅡ的EPM570T144C5N，具有丰富可编程I/O端口的特点，用以弥补USB2.0接口微处理器I/O端口数量的不足。

本实用新型通过通用计算机接口，采用接口扩展技术，完成各种输入的实时采集，对输出信号的实时控制，是一种计算机主控软件对计算机各种外部设备的实时交互，主要用于模拟训练系统中主控计算机软件对各控制台上输入/输出接口的实时交互，该技术具有强的通用性和实时性。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种多任务输入输出接口，其特征在于，包括接口控制板以及基于I2C总线通信协议与所述接口控制板连接的若干个扩展接口板；

所述接口控制板通过串口协议与主控计算机连接；

所述扩展接口板通过串口协议与I/O外设连接；

所述接口控制板和所述扩展接口板均由电源模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种多任务输入输出接口，其特征在于，所述串口协议为USB2.0通信协议。

3.根据权利要求1所述的一种多任务输入输出接口，其特征在于，所述接口控制板还连接有复位电路。

4.根据权利要求1所述的一种多任务输入输出接口，其特征在于，所述电源模块用于向接口控制板输出5V或12V的电压，电源模块与扩展接口板之间还连接有低压差线性稳压器，通过低压差线性稳压器向扩展接口板输出3.3V和2.3V的电压。

5.根据权利要求1所述的一种多任务输入输出接口，其特征在于，所述扩展接口板包括CPLD主控芯片以及外围的光电耦合电路和电平转换驱动电路，其中光电耦合电路用于接收I/0外设的输入信号，电平转换驱动电路用于输出对I/0外设的控制信号。

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