CN104199366A - 龙芯2f处理器控制及通信端口扩展模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算机技术领域，特别是计算机控制及总线端口扩展技术领域。包括有ARM处理器：与ARM处理器连接的输入模块；与ARM处理器连接的输出模块；与ARM处理器连接的通信接口模块；与ARM处理器连接的FPGA；与FPGA连接的PCI桥接芯片；所述PCI桥接芯片与PCI总线连接，本发明为龙芯2F处理器扩展了模拟量输入、开关量输入、频率量输入以及矩阵键盘扫描功能，扩展了开关量输出、PWM输出等输出功能，并扩展了CAN、1553B等通信总线功能。具有扩展端口种类丰富、传输速度快、对龙芯2F处理器资源占用率低等优点。

Description

龙芯2F处理器控制及通信端口扩展模块

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是计算机控制及总线端口扩展技术领域。

背景技术

龙芯2F处理器是中国国产的具有自主知识产权的一款处理器，可广泛使用在桌面应用环境。但在一些嵌入式控制***应用领域，特别是涉及到军用及其他保密需求的应用领域，龙芯2F处理器由于没有集成ADC模块等专用功能模块，不能直接满足模拟量输入、PWM生成等功能，特别是CAN总线等在控制***广泛使用的通信总线，龙芯处理器也无法直接支持，由于龙芯2F处理器的GPIO端口很少，也无法实现对较大规模的矩阵键盘的扫描监测。上述原因大大限制了龙芯处理器在需要某些特殊功能的一些领域的应用。。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种龙芯2F处理器控制及通信端口扩展模块，解决龙芯处理器集成资源不足、无法在需要某些特殊功能的应用等缺点。

为了解决上述技术问题，本发明包括有ARM处理器：

与ARM处理器连接的输入模块，将外界输入的模拟量、开关量、频率量信号传输给主控制器模块，并可实现矩阵键盘的扫描；

与ARM处理器连接的输出模块，由ARM处理器控制开关量、PWM量的输出，同时，实现输出量的负载监测与PWM输出电流的反馈监测；

与ARM处理器连接的的通信接口模块，实现通信接口与ARM处理器之间的数据交换；

与ARM处理器连接的FPGA，在上电时通过读取配置芯片内的信息实现配置的初始化；

与FPGA连接的PCI桥接芯片，将FPGA接收到的数据传输给PCI桥接芯片，也可将来自PCI总线的数据传输至FPGA；

所述PCI桥接芯片与PCI总线连接。

本发明为龙芯2F处理器扩展了模拟量输入、开关量输入、频率量输入以及矩阵键盘扫描功能，扩展了开关量输出、PWM输出等输出功能，并扩展了CAN、1553B等通信总线功能。具有扩展端口种类丰富、传输速度快、对龙芯2F处理器资源占用率低等优点。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式

本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

如图1所示，本发明包括有ARM处理器，ARM处理器选用STM32F107，FPGA与ARM处理器连接，在FPGA芯片内部实现了FSMC总线控制逻辑，FPGA与ARM处理器之间可通过FSMC总线实现数据的快速传输。ARM处理器扩展了128KB的片外SRAM存储器，型号为IS62WV6416DALL，用作程序运行的存储空间，还包括：

与ARM处理器连接的输入模块，将外界输入的模拟量、开关量、频率量信号传输给主控制器模块，并可实现矩阵键盘的扫描；输入模块实现了4路模拟量输入电路，实现将外部输入的0V-32V电压型模拟输入量适配为ARM处理器可接收的0-3.3V信号范围；输入部分还实现了18路开关量/频率量复用输入电路，可实现开关量/频率量的复用输入，且支持输入信号低电平有效或高电平有效的软件切换选择，支持上拉/下拉的软件切换选择。输入部分还实现了键盘扫描电路，可实现最大6×6的矩阵键盘的扫描监测。输入部分还实现了1路温度监测电路，通过加装温敏电阻，利用温敏电阻分压，ARM处理器读取电压值的方式，折算出当前的温度。

与ARM处理器连接的输出模块，由ARM处理器控制开关量、PWM量的输出，同时，实现输出量的负载监测与PWM输出电流的反馈监测；实现了4路开关量/PWM输出，每路输出端口支持开关量或PWM输出软件切换配置；每路输出端口设计了负载监测电路，通过反馈电路，将输出状态引回至ARM处理器的GPIO引脚，实现对输出端口的开路、短路、正常等输出状态进行监测；每路输出端口设计了电流反馈电路，针对PWM型输出，将输出的电流值通过电路处理变换为电压值，经过运算放大器放大匹配后，接入ARM处理器，由ARM处理器通过ADC读取电压值，再折算成电流值，实现对输出电流的精密跟踪。

与ARM处理器连接的的通信接口模块，实现通信接口与ARM处理器之间的数据交换；CAN总线利用了ARM处理器集成的CAN总线协议器，在片外加装CAN总线收发器TJA1040，实现CAN总线的功能；1553B总线在ARM处理器片外扩展了1553B协议芯片型号为BU-61580以及扩展了收发器，型号为B-3067，实现1553B总线通信。

与ARM处理器连接的FPGA，FPGA选用EP2C5，与PCI桥接芯片之间通过LocalBus总线连接，FPGA芯片扩展了配置芯片EPC1PI8，设计的逻辑部分全部保存在配置芯片中，在上电时通过读取配置芯片内的信息实现配置的初始化。

与FPGA连接的PCI桥接芯片，PCI桥接芯片选择了PCI9054，扩展了EEPROM型号为93LC56B，用来保存配置PCI总线端及Local Bus端配置信息，在基于龙芯2F处理器的***上电后读取保存，并为本扩展模块分配相应的PCI总线资源。

所述PCI桥接芯片与PCI总线连接。

Claims (1)

1.龙芯2F处理器控制及通信端口扩展模块，包括有ARM处理器，其特征在于，还包括：

与ARM处理器连接的输入模块，将外界输入的模拟量、开关量、频率量信号传输给主控制器模块，并可实现矩阵键盘的扫描；

与ARM处理器连接的输出模块，由ARM处理器控制开关量、PWM量的输出，同时，实现输出量的负载监测与PWM输出电流的反馈监测；

与ARM处理器连接的的通信接口模块，实现通信接口与ARM处理器之间的数据交换；

与ARM处理器连接的FPGA，在上电时通过读取配置芯片内的信息实现配置的初始化；

与FPGA连接的PCI桥接芯片，将FPGA接收到的数据传输给PCI桥接芯片，也可将来自PCI总线的数据传输至FPGA；

所述PCI桥接芯片与PCI总线连接。