專利名稱：多功能接口卡的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及半實物仿真技術(shù)領域，尤其涉及一種在半實物仿真的工程實施中應用的多功能接口卡。
背景技術(shù)：
在半實物仿真系統(tǒng)中，目標系統(tǒng)需要大量的IO(input/output輸入/輸出)信號和PWM(pulse width modulation-脈寬調(diào)制)信號。采用傳統(tǒng)的設計方法，需要大量的分離元器件，且設計麻煩、體積龐大并占用大量的板卡空間。而Pentium系列或其他高性能運算型CPU雖然運行頻率已經(jīng)超過1GHz，具有強大運算能力，但是運算型CPU編程復雜同時又缺乏豐富的信號接口。
這就需要有一種分離元件少，設計簡單，編程簡單、信號資源豐富的多功能板卡方法，以滿足半實物仿真系統(tǒng)的資源需求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實用新型的目的是提供一種分離元件少，設計簡單，編程簡單、信號資源豐富的多功能板卡方法，以滿足半實物仿真系統(tǒng)的資源需求。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種多功能接口卡，由主控CPU芯片、PCI橋芯片及外接接口電路組成；主控CPU芯片與PCI橋芯片連接，主控CPU芯片的外接接口電路包括輸入/輸出I/O信號接口與脈沖寬度調(diào)制PWM信號接口；PCI橋芯片的外接接口電路包括緊湊外部設備互連總線CPCI連接器。
所述的主控CPU芯片與PCI橋芯通過中央處理器總線PowerPC Bus連接。
所述的主控CPU芯片為嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。
所述的PCI橋芯片為PLX公司的PLX9054芯片。
由以上技術(shù)方案可知本實用新型所述的多功能接口卡，由主控CPU芯片、PCI橋芯片及外接接口電路組成；主控CPU芯片與PCI橋芯片通過中央處理器總線PowerPC Bus連接，主控CPU芯片的外接接口電路包括輸入/輸出I/O信號接口與脈沖寬度調(diào)制PWM信號接口；PCI橋芯片的外接接口電路包括緊湊外部設備互連總線CPCI連接器。主控CPU芯片為嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。PCI橋芯片為PLX公司的PLX9054芯片。所述的MPC555嵌入式CPU，被強制工作在從模式下，消除了MPC555嵌入式CPU原有的自主運行功能。而利用其片內(nèi)集成的PWM接口和豐富的I/O接口，組成一種獨特的，適合計算機用途的多功能外部設備接口卡。在軟件開發(fā)上，用戶不需要為開發(fā)MPC555芯片購買專用的開發(fā)軟件和開發(fā)工具，只需用標準編程語言進行編程，用設備訪問的方式就可以操作MPC555芯片上所有的信號接口，大大節(jié)約了開發(fā)成本。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)所述多功能接口卡結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型所述的多功能接口卡，其具體實施方式
如圖1所示由主控CPU芯片、PCI橋芯片及外接接口電路組成；主控CPU芯片與PCI橋芯片通過中央處理器總線PowerPC Bus連接，主控CPU芯片為嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片；其外接接口電路包括輸入/輸出I/O信號IO Signals接口與脈沖寬度調(diào)制PWM信號PWM Signals接口；PCI橋PCI bridge芯片為PLX公司的PLX9054芯片；其外接接口電路包括緊湊外部設備互連總線CPCI連接器。
所述的MPC555嵌入式CPU，被強制工作在從模式下，消除了MPC555嵌入式CPU原有的自主運行功能。而利用其片內(nèi)集成的PWM接口和豐富的I/O接口，組成一種獨特的，適合計算機用途的多功能外部設備接口卡。
MPC555最初是面向汽車控制領域應用的32位單片機。具有集成度高，功能強大等優(yōu)點。MPC555的CPU運行頻率在50MHz左右，相對于汽車電子設備而言已經(jīng)足夠。但是面對高性能的仿真運算，其運行頻率太低，無法滿足要求。而Pentium系列或其他高性能運算型CPU雖然運行頻率已經(jīng)超過1GHz，具有強大運算能力，但是運算型CPU又缺乏豐富的信號接口。
本實用新型通過電路結(jié)構(gòu)的設計，能夠在一塊100mm×160mm大小的板卡上實現(xiàn)32路IO和24路PWM信號的硬件環(huán)境，給用戶提供豐富的接口信號。MPC555芯片工作在從模式下，它的內(nèi)核不運行任何代碼，它片內(nèi)的外圍電路通過外部接口總線接收其他CPU的控制；此時，它相當于一片非智能的邏輯芯片。作為外部設備板卡插入系統(tǒng)總線。在軟件開發(fā)上，用戶不需要為開發(fā)MPC555這種專用的CPU芯片購買專用的開發(fā)軟件和開發(fā)工具，只要在運算型CPU(如Pentium系列或Motorola G4系列)用標準編程語言進行編程，用設備訪問的方式就可以操作MPC555芯片上所有的信號接口，大大節(jié)約了開發(fā)成本。用戶能夠在已有的VxWorks平臺上或Windows平臺上使用本板卡。另外MPC555芯片工作在從模式下，它片上的外圍電路作為IO信號和PWM信號的產(chǎn)生邏輯，接收來自外部總線的控制而工作。板上的一片PLX公司的9054芯片作為CPCI接口器件，完成PCI總線到PowerPC總線的轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)零槽主控板CPU能夠通過PCI總線完成對MPC555芯片的控制，通過軟件控制來產(chǎn)生用戶需要的各種IO信號和PWM信號。實現(xiàn)設計功能。
多功能接口卡用于柴油機發(fā)動機的半實物仿真控制工作過程舉例說明該多功能接口卡作為外部設備卡，插入標準的CPCI總線的工控計算機的機箱中。該多功能接口卡提供24路PWM輸出信號，并可以8路為一組，重新定義32路數(shù)字量I/O信號接口。例如用戶可定義16路數(shù)字量I/O信號接口用于輸入，另16路數(shù)字量I/O信號接口用戶輸出。
工控計算機的主CPU可以是英特爾Pentium系列(也可以是其他高性能通用CPU，如Motorola PowerPC G4)。主CPU板上運行Windows操作系統(tǒng)和用戶應用軟件、仿真建模工具等軟件。多功能接口卡的數(shù)字量I/O信號接口線和PWM信號接口線與一臺柴油發(fā)動機的控制線路相連接。例如一臺12氣缸的柴油發(fā)動機，每個氣缸需要一個電磁閥控制噴油量，每個電磁閥需要連接一路PWM信號作為開關(guān)控制信號，另外還提供燃油壓力需要一臺或多臺油泵(多級加壓)，每個油泵也需要連接一路PWM信號接口作為壓力控制信號。
發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速通過傳動軸直接連接的編碼盤，將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為脈沖信號，轉(zhuǎn)速越高，脈沖間距越小。轉(zhuǎn)速脈沖信號連接到數(shù)字量I/O信號接口的輸入端口。
用戶在Windows中通過編程，就可以直接對該多功能板卡的所有信號端口操作。例如，通過輸出數(shù)字量I/O信號接口給出選通信號可以接通發(fā)動機的啟動電機，啟動發(fā)動機，通過與油泵連接的PWM信號接口接通油泵，產(chǎn)生油壓，通過與各氣缸電磁閥連接的PWM信號接口，控制各氣缸噴油時序和噴油量。用戶程序通過與發(fā)動機轉(zhuǎn)速編碼盤連接的輸入數(shù)字量I/O信號接口可隨時獲取發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信息等等。這樣就為使用者提供了一個理想的發(fā)動機控制開發(fā)平臺，可以用來調(diào)試研究發(fā)動的最佳工作參數(shù)，分析運行特性等重要工作。
以上所述多功能接口卡，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
與有代表性的具體實施方式
，同時所述多功能接口卡的結(jié)構(gòu)也僅是有代表性的結(jié)構(gòu)；但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
權(quán)利要求1.一種多功能接口卡，其特征在于，由主控CPU芯片、PCI橋芯片及外接接口電路組成；主控CPU芯片與PCI橋芯片連接，主控CPU芯片的外接接口電路包括輸入/輸出I/O信號接口與脈沖寬度調(diào)制PWM信號接口；PCI橋芯片的外接接口電路包括緊湊外部設備互連總線CPCI連接器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能接口卡，其特征在于，所述的主控CPU芯片與PCI橋芯通過中央處理器總線PowerPC Bus連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能接口卡，其特征在于，所述的主控CPU芯片為嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能接口卡，其特征在于，所述的PCI橋芯片為PLX公司的PLX9054芯片。
專利摘要本實用新型所述的多功能接口卡，由主控CPU芯片、PCI橋芯片及外接接口電路組成；主控CPU芯片與PCI橋芯片通過中央處理器總線PowerPC Bus連接。主控CPU芯片為嵌入式CPU，采用Motorola公司的MPC555芯片。PCI橋芯片為PLX公司的PLX9054芯片。所述的MPC555嵌入式CPU，被強制工作在從模式下，消除了MPC555嵌入式CPU原有的自主運行功能。而利用其片內(nèi)集成的PWM接口和豐富的I/O接口，組成一種獨特的，適合計算機用途的多功能外部設備接口卡。在軟件開發(fā)上，用戶不需要為開發(fā)MPC555芯片購買專用的開發(fā)軟件和開發(fā)工具，只需用標準編程語言進行編程，用設備訪問的方式就可以操作MPC555芯片上所有的信號接口，大大節(jié)約了開發(fā)成本。
文檔編號G06F3/00GK2795930SQ20052001749
公開日2006年7月12日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者唐智勇, 孟凡良 申請人:北京華力創(chuàng)通科技有限公司