[发明专利]一种高抗干扰性的实时采集系统及其采集方法

权利要求书

1.一种高抗干扰性的实时采集系统，其特征在于：包括PCI板卡、主机、实时采集控制板，PCI板卡插于主机上，PCI板卡与实时采集控制板连接，主机通过Matlab/Simulink软件与实时采集控制板卡交互数据；

PCI板卡包括电源电路、时钟电路、PCI通用总线接口芯片电路、FPGA芯片和LVDS发送/接收电路；电源电路用于给PCI板卡上的电路提供电源；时钟电路，为板卡提供系统时钟信号；

PCI通用总线接口芯片电路包括PCI接口芯片和串行EEPROM芯片，PCI接口芯片连接有串行EEPROM总线接口、PCI总线接口和LOCAL总线接口，EEPROM总线接口连接有EEPROM芯片，用于配置PCI接口芯片的所有寄存器；PCI总线接口用于与主机上的PCI总线进行通信，LOCAL总线接口与FPGA芯片连接，用于管理PCI总线地址的内存空间与外部储存空间的数据交换；

FPGA芯片包括串行配置芯片和FPGA芯片。串行配置芯片存放编写好的FPGA芯片的配置信息，采用标准SPI总线连接到FPGA芯片的配置端口，FPGA上电后执行配置信息实现实时采集控制板与主机之间的数据读写功能；

LVDS发送/接收电路，用于信号远距离通信；

实时采集控制板包括AD/DA转换电路、PWM输出电路、QEP/CAP检测电路、数字量I/O电路。

2.根据权利要求1的一种高抗干扰性的实时采集系统，其特征在于：PCI板卡与实时采集控制板连接有两根DB-37P信号电缆线，一根为模拟量转换信号和I/O通道的通信电缆，另一根为PWM输出信号和QEP/CAP检测信号的通信电缆。

3.根据权利要求2的一种高抗干扰性的实时采集系统，其特征在于：两根DB-37P通信电缆均采用低压差分信号进行通讯。

4.根据权利要求1的一种高抗干扰性的实时采集系统，其特征在于：PCI板卡和实时采集控制板之间通信通过高速数字隔离电路进行隔离，用于把实时采集控制板采集的模拟量信号和数字量信号、输出的模拟量信号和数字量控制信号与PCI板卡进行隔离。

5.根据权利要求1的一种高抗干扰性的实时采集系统，其特征在于：实时采集控制板卡还包括与Matlab/Simulink软件交互的事件管理器模块库，事件管理器模块库包括PWM脉宽调制模块、Timer通用定时器、QEP正交编码模块、CAP捕获单元模块、Async IRQ Source模块、AC/DC模块、I/O模块；

PWM脉宽调制模块：控制8个PWM，配置组成4对互补脉冲信号；

Timer通用定时器：在事件管理器中作配置通用定时器使用；

QEP正交编码模块：用于检测电编码器输出的正交编码信号，并对正交编码信号进行译码和计数；

CAP捕获单元模块：记录捕获端口电平的状态，用于对霍尔位置信号和过零点信号的检测；

Async IRQ Source模块：用于指定的中断发生时CPU来运行ISR中断服务程序；

AC/DC模块：用于模拟量到数字量相互转换；

I/O模块：用于检测和控制数字量端口输入和输出的高低电平状态变化。

6.根据权利要求1的一种高抗干扰性的实时采集系统，其特征在于：实时采集控制板具有8路PWM信号输出通道，通过PWM脉宽调制模块控制可使其输出4对互补且占空比可调的PWM信号。

7.一种如权利要求1-6的实时采集系统使用的采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)连接准备：把物理对象的采集与控制信号分别接到采集控制板对应的接口，把采集控制板和PCI实时板卡通过2根37P数据线连接，开启主机；

(2)搭建实时采集控制程序框图：打开Matlab，新建一个Simulink的模型文件，然后在模型文件界面打开Simulink库，从库中选取在事件管理器模块库需要的模块和PCI实时板卡事件管理库中的驱动模块添加到模型文件中，然后把所添加的模块连接起来搭建实时采集程序框图；

(3)配置仿真参数：在Simulink界面中对仿真时间和求解器进行设置，仿真时间设置包括仿真开始时间和仿真截止时间，求解器设置包括对步长类型选择不连续模式和对定步长大小；

(4))编译运行程序：对搭建好的实时采集控制程序框图通过编译模型功能进行编译搭控制程序，编译完成后连接到PCI实时板卡，然后运行程序；

(5)监控运行状态：可打开程序中示波器Scope或数值显示框Display观察对物理对象的控制信号和运行的反馈信号；

(6)调整运行状态：需要改变物理对象的运行状态时，在Simulink中修改对应的参数值，然后打开点击菜单栏Code，选择外部模式控制面板功能，在其界面中的参数调整选项下选择批量下载功能，把修改的参数下载到正在运行的程序中。