本實用新型涉及一種基于HB6096總線的多路I/O控制裝置，屬于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著計算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展和日益普及，數(shù)據(jù)采集不斷向多路、高速及智能化方向發(fā)展，尤其在電力、通信等領(lǐng)域，對數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性、精確性及I/O可擴(kuò)展性要求日益增高。

智能變電站中的通信標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，是采用特定的以太網(wǎng)格式的網(wǎng)絡(luò)報文，且大部分的設(shè)備都是采用通信速率為100Mbps的光纖以太網(wǎng)，要想對這些報文進(jìn)行可靠的采集和分析，必須要有可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道。目前，智能變電站的數(shù)據(jù)傳輸采用CAN，DeviceNet，Delta V，Modubus等總線，但是，這些現(xiàn)場總線不具有更高的通信速率，已不能智能變電站對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

另外，當(dāng)前智能變電站正處在快速發(fā)展建設(shè)階段，站內(nèi)通信數(shù)據(jù)日益增漲，因此，對數(shù)據(jù)采集及分析設(shè)備的通信接口的擴(kuò)展性也提出了更高的要求，傳統(tǒng)方式將不適用于當(dāng)前智能變電站海量數(shù)據(jù)通信環(huán)境。

HB6096總線是一種單向廣播式標(biāo)準(zhǔn)的高速差分信號通信總線，其抗干擾能力強(qiáng)，具有技術(shù)成熟、簡單有效、性能可靠、成本低廉等特性。為此本實用新型引入HB6096總線技術(shù)來替代原有的現(xiàn)場總線技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種基于HB6096總線的多路I/O控制裝置，其能夠滿足智能變電站中數(shù)據(jù)傳輸效率的要求。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：基于HB6096總線的多路I/O控制裝置，其特征是，包括HB6096總線接口、FPGA芯片、JTAG配置芯片、EEPROM存儲器和I/O通道,所述FPGA芯片通過HB6096總線接口與HB6096總線連接，所述的JTAG配置芯片和EEPROM存儲器分別與FPGA芯片連接，所述FPGA芯片的輸出控制端與I/O通道的控制端連接。

優(yōu)選地，所述的FPGA芯片、JTAG配置芯片、EEPROM存儲器和I/O通道集成到I/O板上，所述I/O板有若干個，每個I/O板的所有I/O通道的一端與HB6096總線連接，另一端通過連接器與外部數(shù)據(jù)設(shè)備連接。

優(yōu)選地，所述HB6096總線與上層PC機(jī)連接。

優(yōu)選地，所述FPGA芯片通過總線驅(qū)動器連接到HB6096總線。

優(yōu)選地，所述FPGA芯片采用Xilinx公司生產(chǎn)的型號為xqv600的FPGA芯片。

優(yōu)選地，該多路I/O控制裝置還包括復(fù)位芯片，所述復(fù)位芯片與FPGA芯片連接。

優(yōu)選地，該多路I/O控制裝置還包括時鐘，所述時鐘分別與HB6096總線接口和FPGA芯片連接。

優(yōu)選地，該多路I/O控制裝置還包括配置PROM，所述配置PROM與HB6096總線接口連接。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型采用FPGA和HB6096總線相結(jié)合，主要具備以下特點；1，采用標(biāo)準(zhǔn)的HB6096總線，摒棄了傳統(tǒng)的總線通信設(shè)計的方法，而采用FPGA實現(xiàn)HB6096協(xié)議，從而實現(xiàn)了實現(xiàn)了多路的HB6096總線通信；2，多個輸入輸出之間的邏輯關(guān)系可通過FPGA自行設(shè)定，既保證了FPGA芯片的可靠運行又實現(xiàn)了多路HB6096數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、實時接收。

本實用新型提供了一種更加穩(wěn)定可靠且擴(kuò)展性更強(qiáng)的多路I/O控制裝置，實現(xiàn)了快速傳輸，快速反饋的目的，降低了通信成本。本實用新型應(yīng)用到智能變電站報文采集與分析設(shè)備中，滿足了us級響應(yīng)時間的需求，同時可快速方便更改I/O控制邏輯，避免了需要重新設(shè)計電路周期長，設(shè)計復(fù)雜等缺點，為設(shè)備接口擴(kuò)展升級提供了便利。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明：

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型所述I/O板的連接示意圖。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過具體實施方式，并結(jié)合其附圖，對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本實用新型的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。此外，本實用新型可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本實用新型省略了對公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本實用新型。

如圖1和圖2所示，本實用新型的一種基于HB6096總線的多路I/O控制裝置，它包括HB6096總線接口、FPGA芯片、JTAG配置芯片、EEPROM存儲器和I/O通道,所述FPGA芯片通過HB6096總線接口與HB6096總線連接，所述的JTAG配置芯片和EEPROM存儲器分別與FPGA芯片連接，所述FPGA芯片的輸出控制端與I/O通道的控制端連接。

優(yōu)選地，所述的FPGA芯片、JTAG配置芯片、EEPROM存儲器和I/O通道集成到I/O板上，所述I/O板有若干個，每個I/O板的所有I/O通道的一端與HB6096總線連接，另一端通過連接器與外部數(shù)據(jù)設(shè)備連接。

優(yōu)選地，所述HB6096總線與上層PC機(jī)連接。上層PC機(jī)可對應(yīng)智能變電站中變電站管理單元，外部數(shù)據(jù)設(shè)備對應(yīng)變電站處理單元。

優(yōu)選地，所述FPGA芯片通過總線驅(qū)動器連接到HB6096總線。

優(yōu)選地，所述FPGA芯片采用Xilinx公司生產(chǎn)的型號為xqv600的FPGA芯片。

優(yōu)選地，本實用新型還包括集成到I/O板上的復(fù)位芯片、時鐘和配置PROM，所述復(fù)位芯片與FPGA芯片連接，所述時鐘分別與HB6096總線接口和FPGA芯片連接，所述配置PROM與HB6096總線接口連接。

I/O控制裝置采用HB6096接口，I/O通道可由上層PC機(jī)通過TCP/IP接口，設(shè)置成輸入和輸出兩種狀態(tài)，同時可以修改輸入通道和輸出通道的關(guān)聯(lián)。當(dāng)輸入輸出接口狀態(tài)發(fā)生改變時，可以通過中斷方式回饋更新上層PC機(jī)顯示的所有通道狀態(tài)。

以Xilinx公司的FPGA芯片為控制核心，在外圍分別搭建包括HB6096接口，電源模塊，高速I/O接口，并且在本控制器中充分考慮電磁干擾對控制器的電源部分進(jìn)行設(shè)計時對各供電線路進(jìn)行了分區(qū)隔離。

FPGA通過VHDL編程以及硬件電路的優(yōu)化設(shè)計，每個通道可以對應(yīng)FPGA的兩個管腳，一個作為輸入，一個作為輸出?？紤]到通信控制可靠性，所有輸入通道都是以高電平為有效的，設(shè)輸出通道X對應(yīng)的有效輸入通道為NX，NX為8*16bit數(shù)，有效的輸入通道位為1，其余為0。NX存儲到相應(yīng)的EEPROM空間。

在具體應(yīng)用過程中，當(dāng)用戶需要更改I/O口邏輯時，不再需要重新設(shè)計電路，只需通過JTAG下載程序到FPGA中完成新的邏輯程序的更新。

本實用新型使在硬件總線傳輸信息通信的效率在單向傳輸方面速度提升1/3，如果考慮雙向通信時間成本，至少會節(jié)約1倍的時間成本，極大的減少通信時間，提高通訊效率。

本實用新型設(shè)置了JTAG配置芯片，可以根據(jù)用戶要求對其進(jìn)行配置，使其工作在符合要求的工作模式。

本實用新型采用FPGA和HB6096總線相結(jié)合，主要具備以下特點；1，采用標(biāo)準(zhǔn)的HB6096總線，摒棄了傳統(tǒng)的總線通信設(shè)計的方法，而采用FPGA實現(xiàn)HB6096協(xié)議，從而實現(xiàn)了實現(xiàn)了多路的HB6096總線通信；2，多個輸入輸出之間的邏輯關(guān)系可通過FPGA自行設(shè)定，既保證了FPGA芯片的可靠運行又實現(xiàn)了多路HB6096數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、實時接收。

本實用新型提供了一種更加穩(wěn)定可靠且擴(kuò)展性更強(qiáng)的多路I/O控制裝置，實現(xiàn)了快速傳輸，快速反饋的目的，降低了通信成本。本實用新型應(yīng)用到智能變電站報文采集與分析設(shè)備中，滿足了us級響應(yīng)時間的需求，同時可快速方便更改I/O控制邏輯，避免了需要重新設(shè)計電路周期長，設(shè)計復(fù)雜等缺點，為設(shè)備接口擴(kuò)展升級提供了便利。

以上所述只是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也被視為本實用新型的保護(hù)范圍。