[发明专利]基于背板总线与高速串行通讯的多级扩展控制系统

权利要求书

1.基于背板总线与高速串行通讯的多级扩展控制系统，其特征在于，以一个主控机箱、一个或多个扩展机箱为主体，通过光纤为传输媒介，利用背板总线实现控制机箱内各个板卡的数据通讯，利用高速串行通讯实现机箱之间的数据通讯；主控机箱包括主控板、执行单元板卡、从扩展板、背板；扩展机箱包括主扩展板、从扩展板、背板及执行单元板卡，主控机箱的从扩展板与扩展机箱的主扩展板连接，构成二级扩展控制系统；扩展机箱的从扩展板再与下一级扩展机箱的主扩展板连接，构成三级扩展控制系统；以此类推，构成多级扩展控制系统；主控机箱及扩展机箱的执行单元板卡、从扩展板、背板结构相同。

2.根据权利要求1所述的基于背板总线与高速串行通讯的多级扩展控制系统，其特征在于，所述的主控板包括DSP数据处理模块、FPGA控制模块、时钟管理模块，DSP数据处理模块、时钟管理模块分别与FPGA控制模块相连接；DSP数据处理模块用于数据的处理，FPGA控制模块用于数据的传输；主控板上设有Bus LVDS总线接口、总线时钟接口、电源接口和TTL总线接口用于与背板连接，主控板提供全局时钟。

3.根据权利要求1所述的基于背板总线与高速串行通讯的多级扩展控制系统，其特征在于，所述的执行单元板卡包括CO板、IO板、AO板、AD板和PU板，CO板为通讯接口板，IO板实现数字量输入输出功能，AO板用于模拟量输出，AD板用于模拟量采集，PU板用于脉冲驱动，各执行单元板卡分别插在背板对应的位置上。

4.根据权利要求1所述的基于背板总线与高速串行通讯的多级扩展控制系统，其特征在于，所述的从扩展板是用于实现控制系统多级扩展的板卡，包括FPGA控制模块、SerDes模块、激光收发模块、光纤发送模块，FPGA控制模块用于实现背板数据总线与SerDes模块数据总线的交互，SerDes模块用于将并行数据与高速串行数据相互转换，激光收发模块用于将高速串行数据与光信号相互转换，光纤发送模块用于发送控制周期同步信号，用于保证各控制机箱在统一的控制周期下工作；从扩展板通过Bus LVDS总线接口和电源接口与背板相连接。

5.根据权利要求1所述的基于背板总线与高速串行通讯的多级扩展控制系统，其特征在于，所述的背板固定于机箱内部，背板上设有多个槽位，这些位置槽用于插入主控机箱或扩展机箱的各种功能板卡，每一个位置槽都有独立的电源连接器用于给单板供电，系统槽用于插主控板或者主扩展板；TTL总线插槽用于插带有TTL连接器的执行单元板卡；TTL与Bus LVDS混合插槽既可以插带有TTL连接器的执行单元板卡，也可以插带有BusLVDS连接器的执行单元板卡和从扩展板，控制箱的电源由外部供电到背板，再由背板提供到各个功能板卡。

6.根据权利要求1所述的基于背板总线与高速串行通讯的多级扩展控制系统，其特征在于，所述的主扩展板是用于实现控制系统多级扩展的板卡，包括FPGA控制模块、SerDes模块、激光收发模块、光纤接收模块，FPGA控制模块用于数据的传输；SerDes模块用于将并行数据与高速串行数据相互转换，激光收发模块用于将高速串行数据与光信号相互转换，光纤接收模块用于接收从扩展板发过来的控制周期同步信号，主扩展板上设有Bus LVDS总线接口、总线时钟接口、电源接口和TTL总线接口与背板连接。