[发明专利]一种基于FPGA的程控直流电源数字端口实现电路及方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的程控直流电源数字端口实现电路及方法，属于程控直流电源领域。程控直流电源数字端口实现电路主要由CPU系统、FPGA和数字端口组成，可实现程控直流电源的数字端口控制。本发明数字端口具有数字信号控制、触发信号控制和耦合信号控制3种功能；数字端口具有7个引脚PIN1～PIN7，每个引脚都具有数字信号输入、数字信号输出、触发信号输入、触发信号输出、耦合输出打开和耦合输出关闭共6种功能模式；数字端口每个引脚都具有正极性和负极性2种极性选择方式；在数字端口引脚功能模式中，数字信号控制和触发信号控制为单向数据传输，而耦合信号控制为双向数据传输。

技术领域

本发明属于程控直流电源领域，具体涉及一种基于FPGA的程控直流电源数字端口实现电路及方法。

背景技术

电源产品作为电子仪器设备的心脏，可满足国防军工单位、研究院所、高等院校等不同场合的测试应用需求，涉及研制、生产、检验、维护等全阶段过程。在各种自动测试系统中，都装载了电子控制设备，这些先进的电子控制设备都需要电源对其提供能源，否则系统根本无法工作。所以，电源在整个系统中起着举足轻重的作用。

程控直流电源作为电源类的一个重要分支，具有电压可编程和电流可编程特性，因此可实现宽范围的电压电流输出，并且可通过串联和并联，来拓展电压电流输出范围，以满足不同的供电和测试需求。程控直流电源具有远程控制接口，可以通过编程实现上位机操作，它是在自动测试环境中，提供偏置功率和对部件或最终产品提供激励源的理想设备。

程控直流电源一般具有LAN、USB、GPIB等程控接口，可通过程控接口，实现远程操作。通过上位机可实现程控直流电源的所有功能操作，甚至有些功能，只能在上位机操作，而在电源前面板上无法操作。通过远程控制程控直流电源，具有操作简单、调用方便、易于移植等众多优点，这种方式特别适合应用于各种测试系统中。

程控直流电源根据输出通道数的不同，可分为：单通道程控直流电源、双通道程控直流电源和多通道程控直流电源，目前市面上的多通道程控直流电源，一般通道数最多就是四通道，即最多具有4个可独立控制的输出通道。

对于高性能程控直流电源，一般都具有较丰富的特色功能，例如：步进输出、序列输出、数据持续采集、数据持续记录等功能，这些功能在设计实现过程中，需要产生外部控制信号以及接收外部控制信号，以满足高性能程控直流电源各项性能指标的要求。

在程控直流电源的应用场景中，经常除了需要电源功率输出以外，还需要数字输出信号的控制以及数字输入信号的测量等功能，以及实现多台程控直流电源之间的同步输出、触发输出等功能，普通的程控直流电源并没有数字信号的输入和输出。因此，需要在程控直流电源上增加数字信号的输入和输出功能，以满足更多的应用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于FPGA的程控直流电源数字端口实现电路及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于FPGA的程控直流电源数字端口实现电路，该数字端口实现电路包括CPU系统、FPGA和数字端口；

CPU系统，被配置为将用户设置的数字端口参数发送给FPGA，同时接收FPGA发送的数据输入寄存器，并实现数字端口数字输入信号的实时显示；

FPGA，被配置为用于接收CPU系统发送的数字端口参数，并根据数字端口发送的PIN1～7输入信号，实现程控直流电源的数字信号控制、触发系统控制和耦合系统控制，并产生PIN1～7输出信号，发送到数字端口；

数字端口，被配置为用于接收电源外部输入信号，生成PIN1～7输入信号，发送给FPGA，并接收FPGA发送的PIN1～7输出信号，生成电源外部输出信号，能够作为其他程控直流电源的电源外部输入信号使用。