[发明专利]一种基于FPGA的多通道数字量输入输出装置

权利要求书

1.一种基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于包括多通道输入输出模块（1）以及FPGA控制模块（2），所述多通道输入输出模块（1）与所述FPGA控制模块（2）中FPGA的多个IO接口连接，所述多通道输入输出模块（1）采集多路通道的数字量输入信号，所述FPGA控制模块（2）通过FPGA从各个IO接口接收所述数字量输入信号，并控制通过所述多通道输入输出模块（1）输出所需数字量信号；

所述多通道输入输出模块（1）包括多路用于采集数字量输入信号并转换为电压信号的输入信号处理单元（11）、多路用于提供多种电压等级数字量信号作为输出信号的输出信号选择单元（12）以及具有多路IO接口的IO接口单元（13），所述输入信号处理单元（11）、输出信号选择单元（12）的一端均分别与所述IO接口单元（13）连接，另一端均分别与所述FPGA控制模块（2）连接。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述输出信号选择单元（12）包括多条并联连接的开关支路，每条所述开关支路接入一种电压等级的数字量信号，各条所述开关支路由所述FPGA控制模块（2）控制闭合、断开以输出对应电压等级的数字量信号。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述开关支路包括相互连接的继电器以及继电器驱动单元，所述继电器驱动单元连接所述FPGA控制模块（2）；所述继电器驱动单元包括依次连接的限流电阻、控制开关管以及续流二极管，所述续流二极管与所述继电器的线圈并联连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述输入信号处理单元（11）包括接入开关以及电压转换子单元（111），所述接入开关控制接入数字量输入信号，经所述电压转换子单元（111）转换为所需电压信号输出；所述电压转换子单元（111）包括依次连接的电阻分压电路、光耦隔离电路以及信号调理电路。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述FPGA控制模块（2）中FPGA配置有相互连接的信号采集单元以及逻辑译码单元，所述信号采集单元采集所述输入信号处理单元（11）输出的电压信号，经所述逻辑译码单元进行译码后，输出对应其中一种电压等级数字量信号的译码信号至所述输出信号选择单元（12）。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述多通道输入输出模块（1）还包括通信接口单元（14），所述通信接口单元（14）与所述FPGA控制模块（2）中FPGA的多个通信接口连接。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述FPGA控制模块（2）还包括与所述通信接口单元（14）连接的以太网通讯单元，所述以太网通讯单元包括PHY芯片以及配置在FPGA中的以太网MAC控制器，所述PHY芯片与所述以太网MAC控制器连接。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述多通道输入输出模块（1）还包括用于指示各通道输入输出状态的信号指示单元（16），所述信号指示单元（16）与所述FPGA控制模块（2）连接。

9.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于FPGA的多通道数字量输入输出装置，其特征在于：所述多通道输入输出模块（1）设置在第一电路板上，所述FPGA控制模块（2）设置在第二电路板上，所述第二电路板安装在所述第一电路板。