[发明专利]一种基于FPGA的多功能输入输出模块及输入输出方法

摘要

本发明涉及一种基于FPGA的多功能输入输出模块及输入输出方法，模拟信号经过模拟信号输入调理采集单元、模拟信号输出单元、数字信号输出/输入单元、模拟信号输入比较单元，以及人机交互模块和FPGA模块，实现多功能输入输出模。本发明数字信号输入输出接口配置灵活并且通过总线控制具有高速、高可靠性等优良特征。

主权项

一种基于FPGA的多功能输入输出模块，在高速列车中央控制单元的IO模块中，高速列车中央控制单元中由中央处理器CPU模块、总线管理模块以及背板组成，其特征在于，包括模拟信号输入调理采集单元、模拟信号输出单元、数字信号输出/输入单元、模拟信号输入比较单元，以及人机交互模块和FPGA模块，所述模拟信号输入调理采集单元，收集经由多通道模拟多路器切换后的模拟信号输入，经过模数转换芯片采集后通过SPI接口传入FPGA模块经过FPGA模块读取后通过数据总线与CPU模块进行通讯；或者模拟控制信号由SPI接口传入模拟信号输出单元；所述模拟信号输出单元，接收经过SPI接口传送的模拟控制信号经过数模转换芯片电平变化电路传送到输出接口；所述模拟信号输入比较单元，提供模拟信号电平变换及调理，经过二极管反向保护后在比较器上输出，信号输出供FPGA模块进行数字检测,判断端口状态；所述数字信号输出/输入单元，通过调节双向缓冲器方向，可配置为输入模式和输出模式；当配置为输入模式时，双向缓冲器方向配置为由外部至内部，HCMOS数字信号输入经过双向缓冲器缓冲及电平转换，转化为3.3V LVCMOS电平，供FPGA采集；当配置为输出模式时，双向缓冲器方向配置为由内部至外部，FPGA输出的3.3V LVCMOS电平经过双向缓冲器缓冲及电平转换，转化为HCMOS电平输出；人机交互模块，提供控制面板供输入及显示数据，得到的输入信号进入FPGA模块。