机械电子信号检测处理ＥＤＡ综合实验箱制造技术

本发明专利技术公开了一种机械电子信号检测处理ＥＤＡ综合实验箱，它至少包括ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ核心模块、ＤＡＣ模块、ＤＩ／ＤＯ模块、Ｅｎｃｏｄｅｒ模块，以及底板，所述模块各自独立；底板上包括所述模块的插槽接口、ＤＳＰ和ＡＲＭ总线扩展接口、ＫＢ／ＬＥＤ接口；所述模块通过底板上的插槽与信号线相互连接。本发明专利技术适用于机械电机类的ＥＤＡ综合教学实验，可通过实验箱上的信号接口与机械平台上的传感器信号连接，实现对多种机械电子信号的检测与处理；也可通过总线扩展接口与ＤＳＰ、ＡＲＭ教学实验箱连接进行机电一体化实验平台的运动控制综合性实验。本发明专利技术便于机械电子专业学生掌握ＥＤＡ技术，拓展ＥＤＡ技术在机械领域中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对机械电子信号检测处理的硬件实验平台，具体说涉及模块化的 机械电子信号检测处理EDA综合实验箱，供国内高等院校以及高职高专采用EDA综合实验 箱进行机械电子信号检测处理的教学实验。
技术介绍
EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的缩写，EDA技术就是以 计算机为工具，在EDA软件平台上用硬件描述语言HDL完成逻辑电路的设计工作。EDA应用 机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域。目前已有的EDA实验箱主要用于高等院校电子工程、计算机、微电子和通信等专 业的电子电路设计、PCB设计和IC设计教学实验。迄今为止，还没有一种能够用于机械电 子类电子信号检测与处理的EDA教学实验箱，便于机械电子专业学生尽快掌握EDA技术，并 拓展EDA技术在机械领域中的应用。
技术实现思路
本专利技术的提出，旨在实现一种用于机械电子类电子信号检测与处理的EDA教学实 验箱，对多种机械电子信号，如机械平台上的传感器(编码器信号、光栅尺信号、限位开关 信号等)，进行采集、检测与处理，或者是控制机械平台的电机运行。该实验箱采用模块化 设计方案，具有多种总线扩展接口，实验内容丰富除能够完成现有EDA实验箱的基本实验 外，主要可通过信号接口与外设连接，实现对多种机械电子信号检测处理实验；此外，可通 过EDA综合实验箱的DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口分别与DSP教学实验箱、ARM嵌 入式教学实验箱连接构成综合性强，具有先进性，技术含量高的运动控制综合教学实验。本专利技术的技术方案概述如下一种机械电子信号检测处理EDA综合实验箱，其特征在于它至少包括FPGA/CPLD 核心模块、DAC模块、DI/D0模块、Encoder模块和底板；所述底板包括FPGA/CPLD核心模 块插槽接口、DAC模块插槽接口、DI/D0模块插槽接口、Encoder模块插槽接口、DSP总线扩 展接口、ARM总线扩展接口、KB/LED接口 ；所述FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/D0模 块、Encoder模块各自独立，通过插槽接口搭建在底板上；所述模块之间通过底板插槽和底 板上各模块的信号线相连接；所述FPGA/CPLD核心模块至少由第一 FPGA/CPLD模块和第二 FPGA/CPLD模块组成，所述第一 FPGA/CPLD模块和第二 FPGA/CPLD模块通过IO管脚连接；所 述第二 FPGA/CPLD模块输出端和DAC模块输入端连接；所述DI/D0模块和第二 FPGA/CPLD 模块连接；所述Encoder模块和第二 FPGA/CPLD模块连接；所述ARM总线扩展接口的一端 和第一 FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设ARM嵌入式教学实验箱连接；所述DSP总线 扩展接口的一端和第一 FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设DSP教学实验箱连接；所 述KB/LED接口的一端和第一 FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设键盘/LED连接；所述 DAC模块、DI/D0模块、Encoder模块通过各种模块上的总线接口与外设连接。所述FPGA/CPLD核心模块，至少由第一 FPGA/CPLD模块和第二 FPGA/CPLD模块 组成；每个FPGA/CPLD模块都有一块FPGA/CPLD芯片、独立的电源芯片、独立的晶振、复位 电路、JTAG/AS下载端口 ；独立的电源芯片、独立的晶振、复位电路、JTAG/AS下载端口都和 FPGA/CPLD芯片连接。所述DAC模块，至少由第一 DAC模块和第二 DAC模块组成；每一 DAC模块主要由 16bit高速数模转换芯片构成的数模转换电路、电流信号转电压信号电路、增益调节电路、 单端差分转换电路、输出限幅电路和输出接口电路组成；所述数模转换电路和电流信号转 电压信号电路连接，电流信号转电压信号电路和增益调节电路连接，增益调节电路和单端 差分转换电路连接，单端差分转换电路和输出限幅电路连接，输出限幅电路和输出接口电 路连接。所述Encoder模块，由与编码器信号线连接的信号接口电路、差分单端信号转换 电路、高速光耦隔离电路、反向施密特触发器和与第二 FPGA/CPLD模块连接的信号接口电 路组成；所述与编码器信号线连接的信号接口电路和差分单端信号转换电路连接；差分单 端信号转换电路和高速光耦隔离电路连接；高速光耦隔离电路和反向施密特触发器连接； 反向施密特触发器和与第二 FPGA/CPLD模块连接的信号接口电路连接。本专利技术的有益效果在于 本专利技术采用模块化设计思想，它至少包括FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/D0模 块、Encoder模块和底板，各模块相互独立；通过底板上插槽接口和信号线将各模块连接起 来；可以按照实验需求选择模块进行组合，并搭建在底板上；该实验箱适用于机械电子专 业学生的EDA综合教学实验，通过实验箱的信号接口与机械平台上的传感器信号连接，进 行多种机械电子信号检测处理；此外，通过实验箱的DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口 分别与DSP教学实验箱、ARM嵌入式教学实验箱连接构成机电一体化实验台中的一个综合 性、创新性的运动控制教学实验。附图说明图1为机械电子信号检测处理EDA综合实验箱结构示意图；图2为EDA综合实验箱的底板布局实例图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术机械电子信号检测处理EDA综合实验箱结构，如图1所示，该EDA综合实验 箱，至少包括FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/D0模块、Encoder模块，和底板；所述FPGA/ CPLD核心模块至少由第一 FPGA/CPLD模块和第二 FPGA/CPLD模块组成，所述第一 FPGA/ CPLD模块和第二 FPGA/CPLD模块通过IO管脚连接；所述第二 FPGA/CPLD模块输出端与DAC 模块输入端连接；所述DI/D0模块与第二 FPGA/CPLD模块连接；所述Encoder模块与第二 FPGA/CPLD模块连接；如图2底板布局所示，底板包括2个FPGA/CPLD模块的插槽接口、2个DAC模块的 插槽接口、DI/D0模块的插槽接口、Encoder模块的插槽接口、DSP总线扩展接口、ARM总线 扩展接口、KB/LED接口 ；所述FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块各自独立，通过插槽接口搭建在底板上；所述模块之间通过底板插槽和底板上各模块的信号 线相连接；所述ARM总线扩展接口 一端与第一 FPGA/CPLD模块连接，另一端与ARM嵌入式教 学实验箱连接；所述DSP总线扩展接口与一端第一 FPGA/CPLD模块连接，另一端与DSP教学 实验箱连接；所述KB/LED接口与第一 FPGA/CPLD模块连接，另一端与外设键盘/LED连接； 所述DAC模块、DI/D0模块、Encoder模块通过总线接口与外设连接。FPGA/CPLD核心模块，至少由第一 FPGA/CPLD模块和第二 FPGA/CPLD模块组成； 每个FPGA/CPLD模块都有一块FPGA/CPLD芯片、独立的电源芯片、独立的晶振、复位电路、 JTAG/AS下载端口。独立的电源芯片、独立的晶振、复位电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械电子信号检测处理ＥＤＡ综合实验箱，其特征在于：它至少包括ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ核心模块、ＤＡＣ模块、ＤＩ／ＤＯ模块、Ｅｎｃｏｄｅｒ模块和底板；所述底板包括ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ核心模块插槽接口、ＤＡＣ模块插槽接口、ＤＩ／ＤＯ模块插槽接口、Ｅｎｃｏｄｅｒ模块插槽接口、ＤＳＰ总线扩展接口、ＡＲＭ总线扩展接口、ＫＢ／ＬＥＤ接口；所述ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ核心模块、ＤＡＣ模块、ＤＩ／ＤＯ模块、Ｅｎｃｏｄｅｒ模块各自独立，通过插槽接口搭建在底板上；所述模块之间通过底板插槽和底板上各模块的信号线相连接；所述ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ核心模块至少由第一ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块和第二ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块组成，所述第一ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块和第二ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块通过ＩＯ管脚连接；所述第二ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块输出端和ＤＡＣ模块输入端连接；所述ＤＩ／ＤＯ模块和第二ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块连接；所述Ｅｎｃｏｄｅｒ模块和第二ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块连接；所述ＡＲＭ总线扩展接口的一端和第一ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块连接，另一端可以和外设ＡＲＭ嵌入式教学实验箱连接；所述ＤＳＰ总线扩展接口的一端和第一ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块连接，另一端可以和外设ＤＳＰ教学实验箱连接；所述ＫＢ／ＬＥＤ接口的一端和第一ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ模块连接，另一端可以和外设键盘／ＬＥＤ连接；所述ＤＡＣ模块、ＤＩ／ＤＯ模块、Ｅｎｃｏｄｅｒ模块通过各种模块上的总线接口与外设连接。...

【技术特征摘要】
一种机械电子信号检测处理EDA综合实验箱，其特征在于它至少包括FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块和底板；所述底板包括FPGA/CPLD核心模块插槽接口、DAC模块插槽接口、DI/DO模块插槽接口、Encoder模块插槽接口、DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口、KB/LED接口；所述FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块各自独立，通过插槽接口搭建在底板上；所述模块之间通过底板插槽和底板上各模块的信号线相连接；所述FPGA/CPLD核心模块至少由第一FPGA/CPLD模块和第二FPGA/CPLD模块组成，所述第一FPGA/CPLD模块和第二FPGA/CPLD模块通过IO管脚连接；所述第二FPGA/CPLD模块输出端和DAC模块输入端连接；所述DI/DO模块和第二FPGA/CPLD模块连接；所述Encoder模块和第二FPGA/CPLD模块连接；所述ARM总线扩展接口的一端和第一FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设ARM嵌入式教学实验箱连接；所述DSP总线扩展接口的一端和第一FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设DSP教学实验箱连接；所述KB/LED接口的一端和第一FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设键盘/LED连接；所述DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块通过各种模块上的总线接口与外设连接。2.根据权利要求1所述的机械电子信号检测处理的EDA综合实验箱，其特征在于 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，潘海鸿，廖小平，秦刚年，黄朝伟，庞克中，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]