一种基于PCIE卡的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PCIE卡的控制系统及方法，设置屏蔽罩单元，所述的屏蔽罩单元包括屏蔽罩及设置在屏蔽罩中的高稳晶体、温度传感器和风扇，温度传感器搜集高稳晶体的温度数据；设置FPGA，FPGA通过PCIE接口与电脑主机插接；FPGA分别与风扇、高稳晶体和温度传感器连接，FPGA收集温度传感器的温度数据并将温度数据传输给电脑主机，FPGA接收电脑主机传来的指令控制高稳晶体的输入和风扇的转速；还设置频率计，所述的频率计收集高稳晶体的频率数据，并通过电脑主机上的GPIB接口卡与电脑主机插接，将高稳晶体的频率数据传输给电脑主机。掌握高稳晶体输入控制与最佳频率输出之间的关系，更有效地控制PCIE卡的高稳晶体，提高授时精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PCIE卡的控制系统及方法


[0001]本专利技术属于通信
，主要涉及一种基于PCIE(peripheral component interconnect express)卡的控制系统及方法。

技术介绍

[0002]在授时系统中，高稳晶体是其关键部件之一，晶体输出频率稳定性是衡量该授时系统能否实现高精度授时的重要指标，但是在实际工作中，环境温度对高稳晶体频率的输出稳定性还是有较大影响的。在一些温度下，高稳晶体的输出频率随输入控制，有较大的变化率，此时仅仅在输入端进行微调，输出频率可能就会发生大幅度的变化，高稳晶体在此温度范围内进行控制很难得到理想的频率特性。而在另外一些环境温度下，高稳晶体的输出频率变化较小，此时在输入端进行调整控制，输出频率变化不大，或者输出频率随输入控制呈现比较有规律的变化，高稳晶体在此温度范围内就很容易控制，高稳晶体的输出特性是很容易预见的。我们都希望高稳晶体能够工作在这种环境温度下，获得最佳的高稳晶体频率输出特性及控制方法。
[0003]PCIE卡一般都是插在电脑主板上PCIE插槽上工作的一种特殊的设备，而电脑主板上除了PCIE插槽外还有其它电子器件，尤其是主板的处理器，机箱主板的供电电源既是发热源又是干扰源。PCIE卡工作在主机箱这种相对封闭的环境，作为授时系统，卡上的高稳晶体也会受到主机箱相对封闭温度环境的影响，要提升PCIE卡的授时精度，需要调整PCIE卡工作的环境温度，使其输出最佳的频率特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种基于PCIE卡的控制系统，这种卡工作时插在电脑主机的PCIE插槽中，和电脑进行数据通讯；一方面上位机通过对PCIE卡高稳晶体的输入控制，使得高稳晶体输出最佳的频率特性；另一方面，利用电脑的处理器完成PCIE卡工作频率和环境温度关系的数据采集和图线绘制。从而掌握高稳晶体输入控制与最佳频率输出之间的关系，更有效地控制PCIE卡的高稳晶体，提高授时精度。
[0005]具体的，本专利技术的技术方案包括：
[0006]一种基于PCIE卡的控制系统，设置屏蔽罩单元，所述的屏蔽罩单元包括屏蔽罩及设置在屏蔽罩中的高稳晶体、温度传感器和风扇，温度传感器搜集高稳晶体的温度数据；
[0007]设置FPGA，FPGA通过PCIE接口与电脑主机插接；FPGA分别与风扇、高稳晶体和温度传感器连接，FPGA收集温度传感器的温度数据并将温度数据传输给电脑主机，FPGA接收电脑主机传来的指令控制高稳晶体的控制电压和风扇的转速；
[0008]还设置频率计，所述的频率计收集高稳晶体的频率数据，并通过电脑主机上的GPIB接口卡与电脑主机插接，将高稳晶体的频率数据传输给电脑主机。
[0009]可选的，所述的电脑主机中设置驱动和上位机；驱动封装了PCIE接口的硬件信息、数据读写操作函数和中断操作函数；上位机接收来自FPGA发来的温度数据以及频率计发来
的频率数据，利用数学方法绘制温度与频率曲线；上位机下发高稳晶体电压控制信号和风扇转速控制信号给FPGA，通过FPGA控制高稳晶体的控制电压和风扇的转速。
[0010]可选的，所述的屏蔽罩由依次连通设置的控温区、过渡区和工作区组成；所述控温区的长度小于工作区的长度，所述过渡区的宽度和长度均小于工作区的宽度和长度；控温区内设置风扇，工作区内设置高稳晶体和温度传感器。
[0011]可选的，在所述工作区的侧下壁上设置多个通风孔。
[0012]可选的，在所述屏蔽罩的内壁上贴设绝热层。
[0013]一种基于PCIE卡的控制方法，设置基于PCIE卡的控制系统，所述的基于PCIE卡的控制系统为本专利技术所述的基于PCIE卡的控制系统；
[0014]S1：频率计和温度传感器分别测量高稳晶体的输出频率数据及温度数据，并通过PCIE接口在PCIE卡中断通讯后将数据发送给电脑主机；
[0015]S2：电脑主机将收集到温度数据作为横轴，输出频率数据作为纵轴，得到输出频率和温度之间的关系曲线，获取呈线性的曲线，呈线性的曲线对应的频率区间为最佳输出频率区间，呈线性的曲线对应的温度区间为最佳工作温度区间；
[0016]S3：FPGA读取温度传感器的实际温度值，与最佳工作温度区间相比；如果实际温度值比最佳工作温度区间低，FPGA发出控制信号关闭风扇或降低风扇转速；如果实际温度值比最佳工作温度区间高，FPGA发出控制信号提高风扇转速；
[0017]S4：高稳晶体获得了最佳工作温度后，调整控制电压获得高稳晶体的最佳输出频率；FPGA不断调整高稳晶体的控制电压，使得高稳晶体输出频率曲线为直线，获得高稳晶体的控制电压和输出频率之间的对应关系，由S2获得的最佳输出频率区间进而可以获得最佳控制电压区间。
[0018]可选的，所述的电脑主机中设置驱动和上位机；驱动封装了PCIE接口的硬件信息、数据读写操作函数和中断操作函数；上位机接收来自FPGA发来的温度数据以及频率计发来的频率数据，利用数学方法绘制温度与频率曲线；上位机下发高稳晶体电压控制信号和风扇转速控制信号给FPGA，通过FPGA控制高稳晶体的控制电压和风扇的转速。
[0019]可选的，所述的S2中，如果无法获得呈线性的曲线，电脑主机根据输出频率和温度之间的关系曲线利用最小二乘法或插值法模拟出呈线性的曲线，以获得最佳输出频率区间和最佳工作温度区间。
[0020]可选的，所述的S1中PCIE卡中断通讯的控制方法包括：
[0021]S1.1：FPGA等待电脑主机的温度采集指令，如果采集指令为是，则进入S1.2，否则继续等待；
[0022]S1.2：FPGA采集温度数据并写入缓冲区；
[0023]S1.3：缓冲区储存的数据量是否达到了设定门限值，如果没有达到则重复S1.2，直到缓冲区储存的数据量达到设定门限值，进入S1.4；
[0024]S1.4：当缓冲区储存的数据量达到设定门限值，缓冲区给出达到设定门限值标识，FPGA指定一个存储地址，PCIE卡中断通讯；
[0025]S1.5：电脑主机接收到PCIE卡中断通讯信号后，在S1.4中的存储地址处读取数据；
[0026]S1.6：电脑主机对读取的数据处理完成后，发出采集数据终止信号给FPGA；否则执行S1.1。
[0027]有益效果：
[0028]本专利技术提出的基于PCIE卡的控制系统及方法，容易获得高稳晶体最佳工作环境温度区间，对于实现高稳晶体快速锁定，提高其频率精度，从而提高整个系统的授时精度具有重要的意义。在确定频率输出和温度之间对应关系，利用上位机绘制关系曲线时，充分利用了电脑主机CPU的资源来操作，电脑主机处理器具有强大的运算能力，使得关系曲线很容易，速度很快，提高了数据处理效率。采用本专利技术的技术方案，充分使用了电脑主机的处理器资源，这样PCIE卡本身就不需要再额外添加处理器资源，由FPGA来配合电脑主机处理完成相关的业务，就能实现PCIE卡的精度提升。在实现功能的同时，不但降低了PCIE卡的设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PCIE卡的控制系统，其特征在于，设置屏蔽罩单元，所述的屏蔽罩单元包括屏蔽罩(1)及设置在屏蔽罩(1)中的高稳晶体(2)、温度传感器和风扇(3)，温度传感器搜集高稳晶体(2)的温度数据；设置FPGA，FPGA通过PCIE接口与电脑主机插接；FPGA分别与风扇(3)、高稳晶体(2)和温度传感器连接，FPGA收集温度传感器的温度数据并将温度数据传输给电脑主机，FPGA接收电脑主机传来的指令控制高稳晶体(2)的控制电压和风扇(3)的转速；还设置频率计，所述的频率计收集高稳晶体(2)的频率数据，并通过电脑主机上的GPIB接口卡与电脑主机插接，将高稳晶体(2)的频率数据传输给电脑主机。2.根据权利要求1所述的基于PCIE卡的控制系统，其特征在于，所述的电脑主机中设置驱动和上位机；驱动封装了PCIE接口的硬件信息、数据读写操作函数和中断操作函数；上位机接收来自FPGA发来的温度数据以及频率计发来的频率数据，利用数学方法绘制温度与频率曲线；上位机下发高稳晶体电压控制信号和风扇转速控制信号给FPGA，通过FPGA控制高稳晶体的控制电压和风扇的转速。3.根据权利要求1或2所述的基于PCIE卡的控制系统，其特征在于，所述的屏蔽罩(1)由依次连通设置的控温区(101)、过渡区(102)和工作区(103)组成；所述控温区(101)的长度小于工作区(103)的长度，所述过渡区(102)的宽度和长度均小于工作区(103)的宽度和长度；控温区(101)内设置风扇(3)，工作区(103)内设置高稳晶体(2)和温度传感器。4.根据权利要求3所述的基于PCIE卡的控制系统，其特征在于，在所述工作区(103)的侧下壁上设置多个通风孔(104)。5.根据权利要求3所述的基于PCIE卡的控制系统，其特征在于，在所述屏蔽罩(1)的内壁上贴设绝热层(105)。6.一种基于PCIE卡的控制方法，其特征在于，设置基于PCIE卡的控制系统，所述的基于PCIE卡的控制系统为权利要求1
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5任一所述的基于PCIE卡的控制系统；S1：频率计和温度传感器分别测量高稳晶体的输出频率数据及温度数据，并通过PCIE接口在PCIE卡中断通讯后将数据发送给电脑主机；S2：电脑主机将收集到温度数据作为横轴，输出频率数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：许文，叶泂涛，刘长羽，田永和，毛建华，
申请(专利权)人：浙江赛思电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：