CN220651109U - 一种可扩展测控平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于仿真测试设备技术领域，涉及一种可扩展测控平台，包括底板和核心板；底板包括分别与核心板连接的功能板识别电路、RS422电路、以太网、JTAG电路、PCIEX接口以及电源；PCIEX接口至少为一个，所述多个PCIEX接口以差分信号方式与核心板连接。本实用新型提供的测控平台，通过一套底板与核心板，搭载多个不同的功能板或相同的功能板，实现板卡多功能的扩展，测控平台的结构更加灵活；同时利用PCIEX接口的高速数据传输，对硬件进行加速，加快完成仿真模拟信号的测试。

Description

一种可扩展测控平台

技术领域

本实用新型属于仿真测试设备技术领域，涉及一种可扩展测控平台。

背景技术

目前，仿真测试领域通常使用的信号测试设备主要包括机箱、控制器、电源、板卡组合等部件构成测试装置，电源向板卡和控制器供电；再借助板卡上设置的通讯接口，实现与测试软件的通信，完成通讯流程和数据的收发，从而方便测试软件实现对仿真模拟信号的测试。

但是现有的设备中存在以下问题：现有设备采用的板卡较多，且大多数板卡每个都具备处理单元，容易造成资源浪费、同时生产费用较高；现有板卡上的硬件采用固化方式，测试系统升级或是搭载不同的功能板，则需要提供对应功能的板卡与功能板连接，难以进行深度开发扩展，使用成本较高、开发难度较大、资源利用率较低。

实用新型内容

为了解决现有板卡资源利用率较低以及费用高技术问题，本实用新型提供一种可扩展测控平台，能灵活的搭载不同功能板，资源利用率高，成本低。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种可扩展测控平台，包括底板和核心板，，所述底板包括分别与核心板连接的功能板识别电路、RS422电路、以太网、JTAG电路、PCIEX接口以及电源。

进一步限定，所述PCIEX接口为多个，所述多个PCIEX接口以差分信号方式与核心板连接。

进一步限定，所述核心板包括FPGA芯片以及与FPGA芯片连接的QSPI FLASH芯片；

所述FPGA芯片分别与功能板识别电路、PCIEX接口、RS422电路和以太网连接，所述QSPI FLASH芯片与JTAG电路连接。

所述FPGA芯片的型号为XC7K325TFFG900。

所述DDR3芯片至少为一个；所述DDR3芯片的型号为MT41K256M16HA-125。

进一步限定，所述可扩展测控平台还包括与功能板识别电路连接的功能板。

进一步限定，所述功能板至少为一个。

进一步限定，所述可扩展测控平台还包括机箱；所述底板、核心板和功能板均安装于机箱中。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，测控平台上搭载一套底板与核心板，使用时，通过设置在底板上的功能板识别电路，测控平台根据测试需要能同时搭载多套不同种类的功能板，实现核心板和底板多功能的扩展应用，提高板卡的利用率高，降低成本。

2、本实用新型的测控平台，可搭载不同类型的功能板，实现DI采集、DO输出、AD采集、DA输出、RS485/422总线、ARINC429总线、1553B总线、旋变仿真、旋变旁采、旋变解调、VDT仿真、VDT旁采、VDT解调、PWM输入输出、频率采集、多功能采集等各种功能，同时利用PCIEX接口的高速数据传输，实现硬件加速功能，应用灵活。

3、本实用新型，测控平台FPGA集成了高速的PCIEX接口，同时具备处理功能板逻辑的功能，两者结合，为系统提供了硬件加速的平台，平台简洁高效。

附图说明

图1为本实用新型的测控平台逻辑示意图；

图2为本实用新型核心板与功能板连接示意图；

图3为本实用新型的测控平台俯视示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

参见图1，本实施例中，可扩展测控平台包括底板和核心板。

本实用新型的底板用于搭载核心板与功能板、实现各模块之间的信号互连、自动识别功能板、配置处理器芯片、提供电源。

本实施例中，底板包含功能板识别电路、以太网、RS422电路、JTAG电路、电源和PCIEX接口。功能板识别电路、RS422电路、以太网、JTAG电路、PCIEX接口以及电源分别与核心板连接。

底板与下位机可通过以太网、RS422电路和PCIEX接口进行通信。底板提供外围通信接口、供电，底板上安装固定核心板与功能板。

底板为平台提供了多种类的外围接口，底板实现功能如下：a)搭载核心板以及不同类型的功能板，实现板卡多功能的扩展，从而提高板卡的利用率；b)核心板、功能板、以太网接口、串口、PCIEX接口等之间的信号互连，实现信号的高速传输，完成硬件加速功能；c)自动识别功能板，适应不同类型功能板的搭载；d)处理器芯片配置，满足硬件处理需求；e)电源处理，分别向核心板和底板供电，保证测控平台安全运行。

本实施例中，在底板上设置PCIEX接口，PCIEX接口为多个，多个PCIEX接口以差分信号方式与核心板连接。优选地，8对收发器均连接到PCIEX接口上，可实现最大4GB的数据通信。更优选地，PCIEX接口的收发信号与FPGA BANK115，BANK116的GTX收发器相连接，8路TX信号和RX信号都是以差分信号方式连接到FPGA芯片的收发器上，单通道通信速率可高达5G bit带宽。

本实施例中，在底板上设置RS422电路，即设置一路RS422转换器(或RS422总线)，用于FPGA芯片与外界通过RS422进行通信。实施时，还可采用RS485转换器(或RS485总线)来替换。

本实施例中，在底板上设置以太网(即以太网芯片)；优选地，采用RTL8211EG以太网GPHY芯片，支持10/100/1000Mbps网络传输速率，且10/100/1000Mbps传输速率自适应，支持GMII/RGMII/MII/RMII通信接口，网口支持MDI/MDX自适应，Master/Slave自适应，支持MDIO总线进行GPHY的寄存器管理。

本实施例中，在底板上设置功能板识别电路，当测控平台上电后，首先启动功能板识别电路，然后自动分配各功能板相应逻辑功能。优选地，功能板识别电路通过74HC165D并口转串口芯片实现，并将多个该芯片进行级联，最终与FPGA芯片进行信号互连，搭载多套不同种类的功能板，实现板卡多功能的扩展应用，提高板卡的利用率高，降低成本。

本实施例中，在底板上设置JTAG接口电路(也称JTAG电路)。优选地，底板上设置一个10针脚JTAG接口电路，用于下载FPGA芯片程序或者固化程序到核心板QSPI FLASH芯片中。为了防止带电插拔造成对FPGA芯片的损坏，通过使用瞬态抑制二极管进行保护。

本实施例中，在底板上设置电源。底板上的电源输入电压为DC12V，可以通过PCIEX插槽或者外接12V电源给底板供电。

优选地，底板上的电源分为两路，分别为：12V转5V电源，以及5V转3.3V电源。

具体的，12V转5V电源通过DC/DC电源芯片TPS54620实现，用于向核心板供电。

具体的，5V转3.3V电源通过LDO芯片LT1117CST-3.3实现，用于保证底板电路正常工作。

本实施例中，底板为长方形板，尺寸为298mm*245mm。上下两侧各放置3个功能板，右侧放置电源接口、RS422电路的接口、PCIEX接口。

本实施例中，核心板用于提供FPGA芯片最小系统，实现功能板的逻辑和与外部设备的通信，并提供硬件加速功能。

本实施例中，核心板主要由1个FPGA芯片、4个DDR3芯片、QSPI FLASH芯片组成。

具体的，核心板KINTEX-7系列的芯片，型号为XC7K325TFFG900。

在FPGA芯片的HP端口上连接了4片DDR3存储芯片，每片DDR3容量为512M字节，组成64位的数据带宽。实施时，DDR3芯片的数量还可以是2个、3个或大于4个，具体根据实际使用需要进行设计扩展。

1个128Mb的QSPI FLASH芯片用来静态存储FPGA芯片的配置文件或者其它用户数据。

200MHZ/125MHZ为晶振，与FPGA芯片连接，用于向FPGA芯片提供时钟信号。

核心板与底板通过板对板连接器进行互连。通过4个板对板连接器扩展出了276个IO。IO连接部分，FPGA芯片到接口之间走线做了等长和差分处理。

优选地，FPGA芯片型号为XC7K325T-2FFG900I芯片。

优选地，DDR3芯片型号为MT41K256M16HA-125。4片DDR3 SDRAM组成64bit的总线宽度。由于4片DDR3芯片连接到FPGA的HP口，DDR3 SDRAM的最高运行速度可达800MHz(数据速率1600Mbps)。

优选地，QSPI Flash芯片采用128MBit大小的Quad-SPI FLASH N25Q128A芯片，具备3.3V CMOS电压标准，用于存储FPGA芯片的配置Bin文件以及其它的用户数据文件。

参见图2和图3，本实施例中，可扩展测控平台还包括与功能板识别电路连接的功能板。功能板为多个。

优选地，功能板为6个。一套平台，搭载一套底板与一套核心板，可同时搭载6个不同种类的功能板，实现多功能的扩展应用。具体搭载时，6个功能板与核心板连接方式如图2所示。

可扩展测控平台还包括机箱；底板、核心板和功能板均安装于机箱中。

机箱用于固定安装底板、核心板和功能板，并将底板、核心板和功能板装于机柜中。机箱采用标准2U上架机箱。

综上所述，本实用新型提供的可扩展测控平台通过底板搭载功能板，实现最大密度的电路功能。单个底板设计可搭载6套功能板，且能同时搭载不同的功能板，也就是说，搭载的6套功能板的功能相同，也可以不同；这样在测控中，能根据不同场合的需求通过一套底板与核心板，搭载多个不同的功能板或相同的功能板，实现板卡多功能的扩展，测控平台的结构更加灵活；同时利用PCIEX接口的高速数据传输，对硬件进行加速，加快完成仿真模拟信号的测试。

如上即为本申请的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述申请的验证过程，并非用以限制本申请的专利保护范围，本申请的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可扩展测控平台，包括底板和核心板，其特征在于，所述底板包括分别与核心板连接的功能板识别电路、RS422电路、以太网、JTAG电路、PCIEX接口以及电源。

2.根据权利要求1所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述PCIEX接口为多个，所述多个PCIEX接口以差分信号方式与核心板连接。

3.根据权利要求2所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述核心板包括FPGA芯片以及与FPGA芯片连接的QSPIFLASH芯片；

所述FPGA芯片分别与功能板识别电路、PCIEX接口、RS422电路和以太网连接，所述QSPIFLASH芯片与JTAG电路连接。

4.根据权利要求3所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述核心板还包括与FPGA芯片连接的DDR3芯片。

5.根据权利要求4所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述FPGA芯片的型号为XC7K325TFFG900。

6.根据权利要求5所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述DDR3芯片至少为一个；所述DDR3芯片的型号为MT41K256M16HA-125。

7.根据权利要求1-6任一项所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述可扩展测控平台还包括与功能板识别电路连接的功能板。

8.根据权利要求7所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述功能板至少为一个。

9.根据权利要求8所述的可扩展测控平台，其特征在于，所述可扩展测控平台还包括机箱；

所述底板、核心板和功能板均安装于机箱中。