[发明专利]基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置

权利要求书

1.一种基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，包括硬件外设资源、核心控制板和电源板，所述电源板用于为测试仪装置供电，所述硬件外设资源和核心控制板通过双排排针连接，所述硬件外设资源包括模拟量输出模块、模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块，所述模拟量输出模块用于将核心控制板下发出的数字信号转换为模拟信号，所述模拟量输入模块用于将采集到的模拟量转换为数字信号，再传输至核心控制板，所述开关量输入模块用于捕捉被测装置的动作信号，将采集的电平变化传输至核心控制板，所述开关量输出模块将核心控制板传输的动作信号转换为开关动作信号至外接端口输出；

所述核心控制板包括CPU芯片、FPGA芯片和SDRAM存储器，所述CPU芯片和FPGA芯片共享SDRAM存储器，实现CPU芯片对SDRAM存储器中的数据读写，所述CPU芯片通过寄存器配置实现测试仪装置对FPGA芯片内各测试单元的控制以及测试参数的读取，所述核心控制板还设有网口通讯模块，所述网口通讯模块用于连接测试仪装置与PC端。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述模拟量输出模块包括光耦隔离模块、数模转换模块、输出量调理模块，所述FPGA芯片发控制信号至光耦隔离模块，经光耦隔离模块滤出高频、电磁干扰信号传输至数模转换模块，所述数模转换模块中的DAC芯片将数字信号转化为模拟信号输出至输出量调理模块中，所述输出量调理模块将模拟信号转化为标准信号。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述模拟量输入模块包括光耦隔离模块、模数转换模块、开关控制模块，所述模数转换模块包括可编程ADC芯片，所述FPGA芯片接收CPU芯片采集信息，所述FPGA芯片发控制信号至光耦隔离模块，经光耦隔离模块滤出高频、电磁等干扰信号传输至模数转换模块，所述模数转换模块中的ADC芯片接收到控制信号转化为数字信号后，再通过光耦隔离模块传输至FPGA芯片内。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述开关控制模块包括开关芯片，所述CPU芯片通过控制开关芯片通断从而控制模拟量输入模块的开启和暂停。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述开关量输入模块包括光电耦合模块和开关量采集模块，所述开关量采集模块负责感知被测装置动作信号，当有高低电平变化后，立即输出动作电平经光电耦合模块传输至核心控制板中，所述FPGA芯片接收到动作信号后，从而判断被测装置当前发生故障，立即将当前故障输出模拟量值以及动作时间回传至CPU芯片处理。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述开关量输出模块包括继电器控制模块、开关量输出模块，所述CPU芯片控制继电器控制模块中继电器动作，由开关量输出模块输出开/合动作电平至外接端口。

7.根据权利要求2所述的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述硬件外设资源还包括设置于输出量调理模块后连接的小信号(±600mV)输出模块，所述小信号输出模块用于将电压模拟量信号(±10V)转化为小信号(±600mV)输出。

8.根据权利要求1所述的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述CPU芯片采用STM32F407系列，所述FPGA芯片采用Cyclone IV E系列，所述SDRAM芯片采用16M存储芯片。

9.根据权利要求1所述的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述核心控制板还包括状态指示灯，所述状态指示灯与CPU芯片连接。

10.根据权利要求7所述的基于FPGA的直流牵引保护测试仪装置，其特征在于，所述继电器控制模块主要由小型继电器组成，具有10A、300VDC直流高压切换能力。