CN219758828U - 基于国产psoc的信号通信装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于国产PSOC的信号通信装置。所述装置包括国产PSOC芯片、至少一模拟信号收发链路、至少一以太网收发链路、至少一串行总线收发链路、至少一CAN总线收发链路、至少一数字开关量收发链路；所述国产PSOC芯片与所述模拟信号收发链路通信至少一模拟信号；所述国产PSOC芯片与所述以太网收发链路通信有网络信号；所述国产PSOC芯片与所述串行总线收发链路通信有串行总线信号；所述国产PSOC芯片与所述CAN总线收发链路通信有CAN总线信号；所述国产PSOC芯片与所述数字开关量收发链路通信有数字开关信号。本实用新型基于国产PSOC的全国产化信号通信装置，基于国产芯片设计，通过异构方式的MCU及FPGA组合芯片，提升通信速率及系统操作的实时性。
Description
技术领域
本实用新型涉及嵌入式信号处理和自动化控制领域，具体而言，涉及一种基于国产PSOC的信号通信装置。
背景技术
目前，一般嵌入式系统采集和控制领域采用MCU+FPGA的总体架构方案，FPGA将所采集的信号状态量通过总线传至MCU，MCU则通过RS485、以太网以及CAN等接口形式上传致系统中，同时接受系统下发指令，并转发至FPGA用于下级系统控制，该系统存在信息传递链路级数较多，信号采集和控制实时性较差，以及软件可靠性较弱。
基于国产PSOC的信号通信方案则有效的解决上述方案的困境，通过异构的方式将MCU和FPGA合于一个芯片内，极大提升了通信速率，以及整个系统操作的实时性。
实用新型内容
基于此，本实用新型实施例公开一种基于国产PSOC的信号通信装置。
所述装置包括国产PSOC芯片、至少一模拟信号收发链路、至少一以太网收发链路、至少一串行总线收发链路、至少一CAN总线收发链路、至少一数字开关量收发链路；
所述国产PSOC芯片与所述模拟信号收发链路通信至少一模拟信号；
所述国产PSOC芯片与所述以太网收发链路通信有网络信号；
所述国产PSOC芯片与所述串行总线收发链路通信有串行总线信号；
所述国产PSOC芯片与所述CAN总线收发链路通信有CAN总线信号；
所述国产PSOC芯片与所述数字开关量收发链路通信有数字开关信号。
本实用新型实施例优选的，
所述国产PSOC芯片选型为JFMQL20S400。
本实用新型实施例优选的，
所述模拟信号收发链路包括采样电阻、保护电路、信号放大电路及AD转换电路；
所述采样电阻用于根据至少一电流环信号生成有采样信号；
所述采样信号经所述保护电路后在所述信号放大电路进行方法；
所述AD转换电路模数转换放大后所述采样信号并且发送所述采样信号到所述JFMQL20S400的SPI接口。
本实用新型实施例优选的，
所述太网收发链路包括模数混合电路及网络变压器；
所述网络变压器接收并且处理以太网信号；
所述模数混合电路转换所述以太网信号并发送到所述国产PSOC芯片。
本实用新型实施例优选的，
所述模数混合电路选行为88E111。
本实用新型实施例优选的，
所述串行总线收发链路包括RS485总线收发器；
所述RS485总线收发器用于接收或发送串行信号。
本实用新型实施例优选的，
所述RS485总线收发器选型为Glb2582。
本实用新型实施例优选的，
所述CAN总线收发链路包括CAN总线收发器；
所述CAN总线收发器用于接收或发送CAN总线信号。
本实用新型实施例优选的，
所述CAN总线收发器选型为Glb3053。
本实用新型实施例优选的，
所述装置包括至少一外接内存；
所述外接内存连接所述国产PSOC芯片。
本实用新型实施例与现有技术相比，本实用新型基于国产PSOC的信号通信装置，通过异构方式的MCU及FPGA组合芯片，提升通信速率及系统操作的实时性。
针对上述方案，本实用新型通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本实用新型实施例的其它特征及其优点清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为实施例信号通信装置的结构示意图；
图2为实施例信号模拟信号收发链路的结构示意图；
图3为实施例以太网收发链路的结构示意图；
图4为实施例以太网收发链路的接线示意图
图5为实施例信号通信装置的接线示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本实用新型的公开内容更加透彻全面。
本实用新型实施例公开一种基于国产PSOC的信号通信装置。所述电源管理装置被应用自动化控制领域的嵌入式信号通信方案。请参考图1。图1提供信号通信装置的结构示意图。图中示出信号通信装置包括国产PSOC芯片、至少一模拟信号收发链路、至少一以太网收发链路、至少一串行总线收发链路、至少一CAN总线收发链路、至少一数字开关量收发链路。
请参考图1及图5。图1示出国产PSOC芯片选型为上海复旦微电子集团股份有限公司的JFMQL20S400全可编程融合芯片。所述JFMQL20S400在单芯片集成有四核处理器的处理系统和可编程逻辑，可实现一体化软硬平台，方便用户开发，节约生产成本。JFMQL20S400不仅提供有FPGA的灵活性和可扩展性，也提供了与专用集成电路和专用标准产品相关的性能、功耗和易用性，具有全可编程特性的处理平台使得设计者能在单个平台上实现高性能和低成本的应用。
请参考图2。图2示出模拟信号收发链路的结构示意图。所述模拟信号收发链路包括采样电阻、保护电路、信号放大电路及AD转换电路。采样电阻根据至少一电流环信号生成有采样信号；采样信号经所述保护电路后在所述信号放大电路进行方法；AD转换电路模数转换放大后所述采样信号并且发送所述采样信号到所述JFMQL20S400的SPI接口。
那么4～20mA电流环是一种模拟通信方式，不需要复杂的编码、解码工作，通信方式简单，抗干扰能力强，具有很高的可靠性，广泛应用在工业控制系统。
优选的，AD转换电路选用成都华微电子科技有限公司的HWD7734。HWD7734是一款高精度、高吞吐率的模拟前端，可通过JFMQL20S400的数字接口SPI对其进行配置，允许用户平衡噪声性能，具备四个单端模拟通道，并且拥有检测超范围和欠范围电压的能力。
进一步的，图5示出JFMQL20S400可扩展有多个SPI总线接口，那么多个SPI总线接口可分别连接各自的模拟信号收发链路。
请参考图3及图4。图3示出以太网收发链路的结构示意图，图中太网收发链路包括模数混合电路及网络变压器。图4提供有以太网收发链路的接线示意图。所述网络变压器接收及处理以太网信号。模数混合电路转换以太网信号并通过RX、TX及MDIO接口向JFMQL20S400发送。
优选的，模数混合电路选行为88E111。
那么，基于以太网全开放、全数字化的网络，JFMQL20S400及以太网收发链路可按照网络协议实现与其他网络设备的互联，能够实现工业控制网络与信息网络的无线连接，形成一体化的全开放网络，JFMQL20S400具备两路独立千兆以太网控制器，接入以太网收发器既可以实现千兆以太网络数据传输。
进一步的，图5示出JFMQL20S400可扩展有多个RT/TX/MDIO接口，那么多个RT/TX/MDIO接口可分别连接各自的以太网收发链路。
优选的，串行总线收发链路包括RS485总线收发器，RS485总线收发器通过TX及RX接口接收或发送RS485串行信号到JFMQL20S400。
优选的，RS485总线收发器选型为Glb2582。Glb2582是一款高度集成的高速25Mbps的RS458/422总线收发器，支持总线ESD保护以及信号和电源隔离，Glb2582集成有一个3通道隔离器、一个三态差分线路的驱动器、一个差分输入接受和隔离式DC-DC转化器，可实现完全集成的信号及电源隔离RS485方案。
进一步的，图5示出JFMQL20S400可扩展有多个RT/TX接口，那么多个RT/TX接口可分别连接各自的串行总线收发链路。
优选的，CAN总线收发链路包括CAN总线收发器，CAN总线收发器通过TX及RX接口接收或发送RS485串行信号到JFMQL20S400。优选的，CAN总线收发器选型为Glb3053。
那么，CAN总线具备结构简单、高速、抗干扰、可靠、价位低等优势，基于此相比于其他网络类型来说，更适合应用于现场控制领域，国产PSOC基于以往CAN总线的应用，PS端集成了两路带有独立CAN控制器的接口，外接CAN的收发器既可以连接到系统中的CAN总线上，接口简单方便。如遇到特殊应用场合，可以使用PL扩展出多路的CAN接口到CAN总线上，整个系统多样的扩展性。
进一步的，JFMQL20S400可扩展有多个RT/TX接口，那么多个RT/TX接口可分别连接各自的CAN总线收发链路。
同时，图1示出JFMQL20S400与数字开关量收发链路通信有数字开关信号。工业上很多现场设备一般只对应于两种状态，如开关和闭合、起动和停止等，这些可以用数字开关输出信号去控制或者数字开关输入信号进行检测。本实用新型数字开关量收发链路选用深圳国微电子有限公司的光耦SM281-4产品。SM281-4产品集成有4路光耦电路，可起到电气隔离作用，通过电路优化设计既可以对输入的数字开关量进行检测又可以对外输出数字开关量。
进一步的，图5示出JFMQL20S400可扩展有多个I/O接口，那么多个I/O接口可分别连接各自的数字开关量收发链路。
可选的，本实用新型装置包括若干外接内存DDR3。各DDR3连接JFMQL20S400，用于提供内存空间。
基于此，本实用新型实施例各链路及JFMQL20S400的组合实现多路电流环、数字量采集以及数字量输出控制，并且可基于多总接口形式实现外部通讯。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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 (10)
1.一种基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述装置包括国产PSOC芯片、至少一模拟信号收发链路、至少一以太网收发链路、至少一串行总线收发链路、至少一CAN总线收发链路、至少一数字开关量收发链路；
所述国产PSOC芯片与所述模拟信号收发链路通信至少一模拟信号；
所述国产PSOC芯片与所述以太网收发链路通信有网络信号；
所述国产PSOC芯片与所述串行总线收发链路通信有串行总线信号；
所述国产PSOC芯片与所述CAN总线收发链路通信有CAN总线信号；
所述国产PSOC芯片与所述数字开关量收发链路通信有数字开关信号。
2.根据权利要求1所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述国产PSOC芯片选型为JFMQL20S400。
3.根据权利要求2所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述模拟信号收发链路包括采样电阻、保护电路、信号放大电路及AD转换电路；
所述采样电阻用于根据至少一电流环信号生成有采样信号；
所述采样信号经所述保护电路后在所述信号放大电路进行方法；
所述AD转换电路模数转换放大后所述采样信号并且发送所述采样信号到所述JFMQL20S400的SPI接口。
4.根据权利要求2所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述太网收发链路包括模数混合电路及网络变压器；
所述网络变压器接收并且处理以太网信号；
所述模数混合电路转换所述以太网信号并发送到所述国产PSOC芯片。
5.根据权利要求4所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述模数混合电路选行为88E111。
6.根据权利要求2所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述串行总线收发链路包括RS485总线收发器；
所述RS485总线收发器用于接收或发送串行信号。
7.根据权利要求6所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述RS485总线收发器选型为Glb2582。
8.根据权利要求2所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述CAN总线收发链路包括CAN总线收发器；
所述CAN总线收发器用于接收或发送CAN总线信号。
9.根据权利要求8所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述CAN总线收发器选型为Glb3053。
10.根据权利要求1所述的基于国产PSOC的信号通信装置，其特征在于，
所述装置包括至少一外接内存；
所述外接内存连接所述国产PSOC芯片。
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Signal communication device based on domestic PSOC Effective date of registration: 20231229 Granted publication date: 20230926 Pledgee: Hubei Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Harbin ship Optoelectronics (Wuhan) Co.,Ltd. Registration number: Y2023980075304 |
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