本實(shí)用新型涉及硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種嵌入式硬件平臺(tái)主從架構(gòu)布局設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，我們在設(shè)計(jì)研發(fā)智能電網(wǎng)的各類便攜式智能測試儀器的不斷實(shí)踐過程中，一直尋求既能滿足系統(tǒng)高速、穩(wěn)定、可靠且易于功能擴(kuò)展的智能測試儀器技術(shù)要求，又滿足結(jié)構(gòu)靈活緊湊、裝置外觀結(jié)構(gòu)面板及IO端口設(shè)計(jì)靈活方便的便攜式設(shè)備要求的嵌入式硬件平臺(tái)架構(gòu)布局，經(jīng)過不斷地實(shí)踐、優(yōu)化，提出了一種嵌入式硬件平臺(tái)主從架構(gòu)布局設(shè)計(jì)的實(shí)用新型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種嵌入式硬件平臺(tái)主從架構(gòu)布局設(shè)計(jì)，為克服上述的不足，提供一種嵌入式硬件平臺(tái)架構(gòu)布局設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)高速、穩(wěn)定、可靠，接口標(biāo)準(zhǔn)、通用而易于功能裁剪擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)緊湊靈活，基于該硬件平臺(tái)的裝置外觀結(jié)構(gòu)面板及IO端口設(shè)計(jì)靈活方便。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種嵌入式硬件平臺(tái)主從架構(gòu)布局設(shè)計(jì)，其中：硬件平臺(tái)外部連接被測數(shù)字化裝置、功率放大器、調(diào)試模塊、PC電腦，PC電腦與測試軟件模塊連接，所述硬件平臺(tái)包括主控MCU、PCIe總線、AD模塊、DSP模塊、GPS模塊、工控機(jī)、觸控板、內(nèi)置鍵盤、液晶屏、測試軟件、USB模塊、2個(gè)FPGA功能子板、DAFPGA功能子板、光網(wǎng)口FPGA功能子板，主控MCU設(shè)置有LAN網(wǎng)絡(luò)接口、RS232接口，PCIe總線連接GPS模塊、主控MCU、功率放大器、DAFPGA功能子板、FPGA功能子板、DSP模塊、AD模塊、工控機(jī)，主控MCU通過LAN網(wǎng)絡(luò)接口與PC電腦連接，主控MCU通過RS232接口與調(diào)試模塊連接，主控MCU連接光網(wǎng)口FPGA功能子板，F(xiàn)PGA功能子板、DAFPGA功能子板、光網(wǎng)口FPGA功能子板均與被測數(shù)字化裝置連接，工控機(jī)與觸控板、內(nèi)置鍵盤、液晶屏、測試軟件、USB模塊連接，所述主控MCU，用于作為系統(tǒng)主控統(tǒng)一監(jiān)控各部分的工作狀態(tài)、信息交互，完成數(shù)據(jù)處理和報(bào)文組幀傳輸；所述FPGA功能子板、DAFPGA功能子板、光網(wǎng)口FPGA功能子板，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位配置、中斷控制、外部總線控制、高速通訊接口控制和外圍IO數(shù)據(jù)端口控制。所述AD模塊，用于將外部輸入的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。所述DSP模塊，用于控制模擬狀態(tài)時(shí)序、計(jì)算采樣數(shù)據(jù)、處理實(shí)時(shí)外圍IO數(shù)據(jù)端口判斷。所述GPS模塊，用于精確同步時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)同步輸出和狀態(tài)同步觸發(fā)，并對外輸出脈沖信號(hào)。

本實(shí)用新型的有益效果是：現(xiàn)有設(shè)計(jì)大多將各種擴(kuò)展功能硬件，或相關(guān)接口硬件集成與主控制板上，集成度高但設(shè)計(jì)繁瑣，布線雜亂。該布局設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)高速、穩(wěn)定、可靠，接口標(biāo)準(zhǔn)、通用，通過更換修改不同功能的擴(kuò)展子板，而易于整體設(shè)備的功能裁剪擴(kuò)展適應(yīng)不同用戶群體的需求，同樣基于該硬件平臺(tái)的裝置外觀結(jié)構(gòu)面板及IO端口設(shè)計(jì)靈活方便，功能子板通過連接器與面板聯(lián)接也可以根據(jù)不同的需求改變面板IO端口模塊，達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊靈活多變。與現(xiàn)有技術(shù)相比，布局設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)高速、穩(wěn)定、可靠，接口標(biāo)準(zhǔn)、通用而易于功能裁剪擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)緊湊靈活，基于該硬件平臺(tái)的裝置外觀結(jié)構(gòu)面板及IO端口設(shè)計(jì)靈活方便。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種嵌入式硬件平臺(tái)主從架構(gòu)布局設(shè)計(jì)，硬件平臺(tái)外部連接被測數(shù)字化裝置、功率放大器、調(diào)試模塊、PC電腦，PC電腦與測試軟件模塊連接，所述硬件平臺(tái)包括主控MCU、PCIe總線、AD模塊、DSP模塊、GPS模塊、工控機(jī)、觸控板、內(nèi)置鍵盤、液晶屏、測試軟件、USB模塊、2個(gè)FPGA功能子板、DAFPGA功能子板、光網(wǎng)口FPGA功能子板，主控MCU設(shè)置有LAN網(wǎng)絡(luò)接口、RS232接口，PCIe總線連接GPS模塊、主控MCU、功率放大器、DAFPGA功能子板、FPGA功能子板、DSP模塊、AD模塊、工控機(jī)，主控MCU通過LAN網(wǎng)絡(luò)接口與PC電腦連接，主控MCU通過RS232接口與調(diào)試模塊連接，主控MCU連接光網(wǎng)口FPGA功能子板，F(xiàn)PGA功能子板、DAFPGA功能子板、光網(wǎng)口FPGA功能子板均與被測數(shù)字化裝置連接，工控機(jī)與觸控板、內(nèi)置鍵盤、液晶屏、測試軟件、USB模塊連接，所述主控MCU，用于作為系統(tǒng)主控統(tǒng)一監(jiān)控各部分的工作狀態(tài)、信息交互，完成數(shù)據(jù)處理和報(bào)文組幀傳輸；所述FPGA功能子板、DAFPGA功能子板、光網(wǎng)口FPGA功能子板，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位配置、中斷控制、外部總線控制、高速通訊接口控制和外圍IO數(shù)據(jù)端口控制。所述AD模塊，用于將外部輸入的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。所述DSP模塊，用于控制模擬狀態(tài)時(shí)序、計(jì)算采樣數(shù)據(jù)、處理實(shí)時(shí)外圍IO數(shù)據(jù)端口判斷。所述GPS模塊，用于精確同步時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)同步輸出和狀態(tài)同步觸發(fā)，并對外輸出脈沖信號(hào)。

工作原理：系統(tǒng)核心是由高性能主控MCU、FPGA功能、DSP模塊和多組數(shù)據(jù)控制單元基于高速PCIe總線組成的集成化、一體化的獨(dú)立系統(tǒng)：通過PCIe總線連接，主控MCU作為系統(tǒng)主控統(tǒng)一監(jiān)控各部分的工作狀態(tài)、信息交互，完成數(shù)據(jù)處理和報(bào)文組幀傳輸；FPGA功能子板實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位配置、中斷控制、外部總線、高速通訊接口和外圍IO數(shù)據(jù)端口控制；DSP模塊控制模擬狀態(tài)時(shí)序、計(jì)算采樣數(shù)據(jù)、處理實(shí)時(shí)IO數(shù)據(jù)端口判斷；用戶可以利用觸控板、內(nèi)置鍵盤、液晶屏、USB模塊等輸入設(shè)備通過嵌入式應(yīng)用軟件，或通過外接電腦上的專配測試軟件通過以太網(wǎng)通訊接口，和測試儀中基于主控MCU的嵌入式系統(tǒng)交互，控制測試、輸入數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果。

數(shù)據(jù)可以通過光以太網(wǎng)通訊接口按照IEC61850 協(xié)議打包并實(shí)時(shí)傳送到被測設(shè)備，通過光串行接口按照IEC60044-7/8 FT3 協(xié)議打包并實(shí)時(shí)傳送到被測設(shè)備，或直接以模擬小信號(hào)形式傳送到被測設(shè)備，也可選接外部功放將二次模擬量傳送到被測設(shè)備。

嵌入式可以通過GOOSE報(bào)文向被測對象發(fā)送斷路器狀態(tài)信息并接收被測對象的動(dòng)作信號(hào)，也可以通過智能IO接口電路快速精確采集信號(hào)開關(guān)量，獲得被測對象的動(dòng)作信號(hào)，得出動(dòng)作時(shí)間，并可開關(guān)量接點(diǎn)信號(hào)以模擬開關(guān)位置。

通過可選的內(nèi)置GPS模塊，以實(shí)現(xiàn)同步輸出和狀態(tài)同步觸發(fā)，并對外輸出脈沖信號(hào)。內(nèi)部還有可選的AD模塊實(shí)現(xiàn)采樣功能，可將外部輸入的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。