接口管理范文第1篇

关键词：FT245BMUSB接口并行I/O口

引言

1概述

当前，USB外设的开发是一个热点。由于USB总线具有传输速度快、占用资源少及真正的即插即用等优点，越来越受到业界的青睐。可是，USB的开发要求设计人员对USB的标准、Firmware（固件）编程及驱动程序的编写等有较深入的理解，因此限制了USB的开发人员；而基于FT245BM芯片的USB产品开发，能够使研发人员在最短的周期内开发出相应的USB产品。该芯片由FTDI（FutureTechnologyDevicesIntl.Ltd.）公司推出，使用简单、性能卓越，只要熟悉单片机编程及简单的VB、VC应用程序编程，就可很容易地进行用户产品开发。

2FT245BM芯片功能简介

FT245BM的主要功能是进行USB和并行I/O口之间的协议转换。芯片一方面可从主机接收USB数据，并将其转换为并行I/O口的数据流格式发送给外设；另一方面外设可通过并行I/O口将数据转换为USB的数据格式传回主机。中间的转换工作全部由芯片自动完成，开发者无须考虑固件的设计。

FT245BM内部主要由USB收发器、串行接口引擎（SIE）、USB协议引擎和先进先出（FIFO）控制器等构成，如图1所示。USB收发器提供USB1.1/2.0的全速物理接口到USB总线，支持UHCI/OHCI主控制器；串行接口引擎主要用于完成USB数据的串/并双向转换，并按照USB1.1规范来完成USB数据流的位填充/位反填充，以及循环冗余校验码（CRC5/CRC16）的产生和检错；USB协议引擎管理来自USB设备控制端口的数据流；FIFO控制器处理外部接口和收发缓冲区间的数据转换。

FIFO控制器实现与单片机（如AT89C51等）的接口，主要通过8根数据线D0~D7及读写控制线（、WR、和）来完成和单片机的数据交互。FT245BM内含两个FIFO数据缓冲区，一个是128字节的接收缓冲区，另一个是384字节的发送缓冲区。它们均用于USB数据与并行I/O口数据的交换缓冲区。

另外，FT245BM还包括1个内置的3.3V的稳压器，1个6MHz的振荡器、8倍频的时钟倍频器、USB锁相环和EEPROM接口。FT245BM采用32脚的PQFP封装，体积小巧，易于和外设做到一块板上。其外形及引脚分布如图2所示，各引脚的功能描述如表1所列。

表1FT245BM引脚功能

引脚号引脚名称类型引脚功能

25D0I/O双向数据总线

24D1I/O双向数据总线

23D2I/O双向数据总线

22D3I/O双向数据总线

21D4I/O双向数据总线

20D5I/O双向数据总线

19D6I/O双向数据总线

18D7I/O双向数据总线

16RDIN由低变高时，允许从接收数据缓冲区读取数据

15WRIN由高变低时，允许将数据发送到数据缓冲区

14TXEOUT为低时，允许数据写入发送数据缓冲区

12RXFOUT为低时，允许数据缓冲区的数据被读取

7USBDPI/OUSB数据信号线D+，接1.5kΩ的上位电阻到3.3V

8USBDMI/OUSB数据信号线D-

32EECSI/OEEPROM片选线

1EESKOUTEEPROM时钟线

2EEDATAI/OEEPROM数据线

10PWRENOUT电源使能线

11SI/WUIN发送立刻消息或唤醒信号线

4RESETIN复位脚

5RSTOUTOUT内部复位生成器的输出脚

27XTININ时钟输入脚

28XTOUTOUT时钟输出脚

31TESTIN测试脚

63V3OUTOUT3.3V输出脚

3、26VCCPWR电池，+4.4～5.25V

13VCCIOPWR控制引脚10～12、14～16、18～25的信号电平，+3.0～+5.25V

9、17GNDPWR电源地

30AVCCPWR内部模拟电源

29AGNDPWR内部模拟电源地

3硬件设计

FT245BM的典型硬件电路如图3所示。该电路采用总线供电模式，同时采用上电复位方式，通过的输出使单片机复位。时钟电路可采用4脚的6MHz晶振模块或由1个6MHz的晶体及2个33pF的电容组成。脚和I/O24脚相连，用于判断USB总线是处于挂起状态还是正常状态。在USB接口的电源端采用一个磁珠，以减少主机和设备的干扰；同时，电源端增加了去耦和旁路电容，以提高电路的抗干扰性能。在PCB板的设计中，数据线的走线应尽可能短并且长度相等。图3中的93C46（93C56或93C66）是一片EEPROM，用于存储产品的VID、PID、设备序列号及一些说明性文字等。这些需要用户自己编写，编写的应用程序由FTDI提供。用户只须运行相应的VB应用程序，写入自己相应的信息即可。该EEPROM是可选的。若没有EEPROM，FT245BM将使用默认的VID、PID、产品描述符和电源描述符，并且没有设备的序列号。

图3FT245BM的典型硬件电路

4软件编程

当FT245BM的USB接口连接到主机后，必须在PC机上安装一个由FTDI公司免费提供的虚拟串行口VCP（VirtualCOMPort）驱动程序。该驱动程序兼容Windows98/98SE、Windows2000/ME/XP等不同版本。用户可以在这虚拟串口上进行应用程序的开发。该虚拟串口可以像一个标准的物理串口那样被访问，可本质上所有针对虚拟串口的数据通信都是通过USB总线完成的，在设备端则通过并行I/O口完成。

在PC端，应用VB对虚拟串口（通常为COM3）进行应用编程。我们直接应用MSComm控件，将mPort置为3，MSComm3.Seetings置为“9600，n，8，1”（该速率为默认设置，实际上VCP驱动程序总是使数据以最快速率传输）；通过MSComm3.PortOpen设置COM3的开关状态；通过MSComm3.Input和MSComm3.Output读入或输出数据。在读取数据时，设置MSComm3.Rthreshold的值为1。只要有数据传到PC机，就立即触发mEvent事件，自动读取COM3的数据；而发送数据则可自动或手动发送，由用户自己设置。根据这些，用户就可以轻松编写自己的应用程序了。

在设备端，基于万利的InsightSE-52仿真器进行编程。根据图4所示接收数据时序图，首先，须采样到信号为低，若为低，表明有接收到来自PC机的数据，允许单片机通过八位数据总线D0~D7读取数据。接着，通过信号由低到高的变化锁存数据（读入数据）。最后，延迟一段时间，重新开始下一字节的读取。软件流程如图5所示。发送数据过程，可根据图6所示发送数据时序图，同理编写发送数据的程序。设备程序可以在此基础上进一步开发，即用户根据自己的具体项目进行编程。

接口管理范文第2篇

关键词：核电、设计接口、管理

中图分类号：C93文献标识码： A

一、前言

核电工程建设具有多方参与、多专业协调、多方位推进、多工种交叉作业的特点，核电工程的设计深度和设计模式不同于常规火电。常规火电设计有很多情况都是按照过去的信息交换模式来进行管理工作的。一般采用传真、电话交流或者开会讨论的方式。这种模式虽然具有快捷的特性，却因为没有一套总览全局的系统来进行全面的接换清单，因此缺乏计划性，而经常出现有意疏漏的现象。从施工中的反馈情况来看，往往工程出的问题很多都是不同程度地在设计接换和管理环节上出了问题，特别是对核电设计这种参与的相关方多、设计周期长、设计深度深、风险比较高的大型项目，更需要很好的进行设计接口的管理工作，使各合同商按时准确地提供设计、设备制造所需要的技术参数和设计资料，来保证工程建设按照各级进度计划井然有序的开展。

二、核电设计接口管理简介

1.设计接口管理的定义

设计接口的管理是将各设备、系统、构筑物的技术参数作为出发点，为了确保建成后的核电厂工作能够正常运行，就给各设计单位、供货单位按协商的技术参数进行设计的工作，提出对方所需要的设计资料以满足全厂设备运行的要求。这些资料是将各种管道连接的详细信息、流体参数和连接位置进行分析处理；也可以辨认电气参数、电缆和电缆桥架；也可以考虑建筑的间距、支撑件、埋设、地震、布置等其他参数。

2.设计接口的管理模式

大亚湾核电建设中首次采用的接口控制手册（ICM）的数据库管理模式，实现核岛与常规岛设备供应合同执行中进行设计接口的交换，并取得了不错的效果。在后续岭澳一期工程中继续沿用ICM模式，并得到了很好的扩展和完善，并将其应用到电站配套设施（BOP）的自主设计中。参与设计的国内设计院也按照业主ICM的管理要求进行彼此之间的设计接换。

彭泽核电项目设计接口管理是借鉴岭澳核电模式采用设计接口控制手册（ICM）模式，设计总包院汇总联系各设计方的接口需求，定期更新ICM，由工程公司负责ICM。

3、接口控制手册（ICM）

ICM用来确定所有的接口描述、接换时间和接口的状态。除了在ICM中记录一些简单的功能接口参数使查找工作进行的更为便捷，接口的实体接口参数值和详细的功能接口参数一般不在ICM的范围中，所有详细的最终固化的接口数据包含在详细接口文件（DID）中。

（1）ICM的分层和管理

在彭泽核电项目中，设计接口管理包含三个层次。一是接口管理程序（IMP），IMP作为最上层的文件，明确了接口管理体系及管理流程、接口管理原则、接口资料交换工具、规定了接换参与方的责任。二是接口控制手册（ICM），ICM是接口管理工具，用于接口识别、编码、记录、控制接口资料交换进度。三是：详细接口文件（DID），DID是详细的接口文件，包括了所有已交换固化的最终接口数据和资料。

（2）ICM的编制原则

设计单位应确定相互的接口需求并根据各自的进度要求提出对于接口数据交换的需求，其他核岛接口需求优先于常规岛及BOP的接口需求。设计总包院负责跟踪、协调、管理全厂ICM的接口资料交换，必要时，工程公司负责召开协调会议用于解决各设计单位之间接口需求的进度与技术差异。

4、设计接口的交换

设计接口的交换主要以详细接口文件（DID）对于固化各设计单位之间的接口数据、资料，并在整个设计过程中的相关记录各方对于接口资料交换的信息，指导项目设计参与方的设计活动以保证设计活动的正常运行。DID作为技术文件区别于管理文件，在被交换的接口都要以DID中通过的文字或图示形式进行描述，每个接口会通过一个唯一的识别码（ID）进行来标示，该识别码与ICM中接口的识别码对应。DID是一份动态文件，在项目设计过程中，各设计单位应根据接换的实际情况更新各自的DID并提交总包院，总包院以每季度为周期更新DID，由工程公司进行。各方负责其接口清单的完整，提供接口数据的设计供方负责数据的正确性。必要时，工程公司负责召开协调会议，解决各设计单位之间接口对于设计的相关需求与进度和技术差异。

三、存在的问题

彭泽核电项目主体工程并没有正式启动，接换量还不够大，在接换工作这方面的开展工作进行得比较顺利，但其中还是有一些问题值得我们关注和思考的。

1、有些接口照搬“参考电站”的模式，缺乏将其相关接口做必要的综合、取舍与合理的转化，造成一定数量接口的不适用或不准确。特别是在进度这方面，很多接口的设置并不合理，给设计和管理工作带来了较大麻烦。

2、工程公司及各设计方指定一名工程师作为固定的联系人来专门支持和处理接口的管理工作，但是由于工程涉及到很多系统且子项教多、接口的单位比较多，接口也很复杂，工程师专业知识掌握程度有限，设计接换这项工作仍处于边摸索边完善的阶段，这就出现了接口延误和不连续的现象持续发生。

3、核电站设计中有大量的设备制造文件、设备运行维护手册、调试手册、系统手册等文件编制，其中有不少关于接口的资料。一般火电厂设计中设计院很少要求厂家提供如此详尽且原始的输入，因此，设计院与供货商之间的这类接口常常由于供货商缺乏经验或对接口管理模式的不适应，使得接口管理遇到了些困难以及阻碍甚至影响到设计的进度。

四、几点设计接口管理的建议

针对上述问题，提几点建议，供与讨论。

1、ICM由是工程公司牵头组织外方专家、设计院、各合同方编制的接口手册，编制该手册的过程中设计院接口工程师及各专业主设人需要结合上下游专业、供货商、本专业相关流程和进度及以往工程的经验再加上综合细致的分析与各自相关的接口，准确的梳理接口内容并合理安排接口进度。对“参考电站”相关接口应做好合理化的取舍与转化，而不是照搬。以便为接换打下良好的基础。

2、核电站设计过程中接口管理是一项非常重要的工作，而且接口往往具有交换工作量大、涉及面广、周期长的特点，因此更应予以足够的重视。这就需要做到对相关的技术人员进行系统与合理的培新，特别是各专业应指定一名工程经验较强对本专业相对比较熟悉的专职接口工程师，对在本专业范围内接口进行系统的、全面的跟踪。并应加强接口工程师及子项负责人和设计人员对接口程序文件的学习，只有将程序文件充分理解透彻，才能对接口实行有效的跟踪和管理。

3、建议建立专业层面的接口跟踪与预报机制。但是核电设计的周期比较长，作为子项的负责人，不可能只负责单项工作，为防止子项负责人及设计人员对接口处理的不及时，出现漏提、漏发等现象，专业接口工程师可以对设计接口月报进行编制，及时跟踪相关人员对接口的处理工作。同时对专业内主设人、接口工程师及子项负责人应加强沟通并密切的配合，对设计进度与设备、材料的采购进度不协调等情况要及时反映给工程公司。

五、结语

设计接口管理在核电站设计过程中是极为重要的一个环节，对保证和提高设计质量、控制工程进度都起到了极大的促进和导向作用。但也不可避免的在接换中存在一些问题，需在今后不断的加以完善。

参考文献：

[1]李建文：岭澳核电站建设接口管理手册简介[C]，中国核学会核能动力学会2007年学术年会。

接口管理范文第3篇

关键词：100GBASE-LR4；MDIO；CFP；MSA

IEEE 802.3ba 100GBASE-LR4标准制定了基于以太网应用的100G光模块光接口和高速电接口指标规范。CFP Multi-Source Agreement（MSA）定义了100G CFP/CFP2/CFP4光模块的硬件接口规范和管理接口规范。CFP MSA硬件规范对CFP光模块的高速收发数据信号、控制信号、告警信号、参考时钟、监控时钟、电源、地等作了规范定义，可用于指导100GCFP光模块的硬件设计。CFP MSA管理接口规范是CFP模块用户和CFP模块供应商之间的基础技术协议，用户对CFP光模块的管理即通过此协议实现。本文主要针对CFP MSA管理接口（MDIO）进行了深入研究，提出了一种CFP MSA管理接口（MDIO）实现方案，并实现其工程应用。

1CFP MSA管理接口设计

1.1 MDIO接口说明

CFP管理接口是指HOST（用户设备）和100G CFP光模块之间的通讯/控制接口。MDIO总线是HOST与CFP模块间的通讯总线，MDIO接口包括MDC，MDIO，GLB ALRMn等5根地址线。CFP MSA定义MDIO接口遵守IEEE 802.3Clause 45标准，通讯速率4MHz且向下兼容到100kHz；MDIO读、写操作只在MDC时钟上升沿使能；支持MDIO器件地址选择，MDIO接口提供5根地址线支持最多32个可选地址（见图1）。

CFP寄存器以存储属性区分NVR非易失性存储器和VR易失性存储器2种。NVR寄存器标识模块属性（只读），在CFP光模块内部需要有非易失性存储设备支持数据存储。VR寄存器支持HOST对模块的控制命令和模块实时数字诊断信息更新。

1.2CFP MDIO接口硬件设计

CFP MDIO接口设计工程实现中通常有2种方案：方案一使用FPGA+MCU方式，FPGA编码实现从MDIO协议转换，FPGA和MCU之间定义私有接口，两者配合实现CFP模块标准管理接口功能；方案二使用MCU实现MDIO接口和模块管理功能。方案二使用单颗芯片，设计复杂度较方案一低，且功耗低，尺寸小，有成本优势。从第一代CFP模块发展到现在的CFP2和下一代的CFP4模块，对模块封装大小、功耗要求都更加严苛，在CFP2/CFP4的设计中方案二具有明显的优势。本文设计方案采用方案二。

本设计使用ARM Cortex-M3内核的ADuCM320微控制器作为CFP模块主控芯片，负责100G CFP光模块MDIO接口功能实现。MDIO接口区分主、从设备，接口间通讯只能由主MDIO设备发起，从MDIO设备被动响应，CFP模块MDIO实现从接口功能，用户设备（HOST）与CFP模块间的MDIO通讯协议遵守IEEE 802.3 Clause 45规范定义。CFP模块MDIO数据帧结构如表1所示。

MDIO数据帧长度64位（32位前导码+32位地址帧或命令帧）。IEEE802.3规定32位前导码为主机向从机发送连续32位逻辑“1”比特。sT是开始位（2bit），固定为OOb；OP是操作码（2bit）；PHYADR是物理端口地址（5bit），地址值“b’00000”为广播地址；DEVADD为MDIO器件地址（5bit），CFP模块对应PMA/PMD子层；TA为turnaronud码（2bit），读操作时为模块数据准备提供延时，写操作时为“b’10”；16-bit ADDRESS/DATA为数据净荷，根据操作码OP的不同可以是寄存器地址或数据（16bit）。

CFP模块内置MCU ADuCM320实现对MDIO数据帧的解析和处理。MCU MDIO功能引脚直接与CFP连接器相连，用户设备与模块的MDIO通讯通过连接器引脚，与模块内置MCU MDIO接互。CFP连接器是CFP模块与用户设备（HOST）连接的接插件，CFP MSA硬件协议对CFP连接器引脚功能做了定义。MCU与CFP模块连接器的硬件连接如图2所示。

1.3 CFP MDl0接口软件设计

本方案中软件需要编码驱动MCU MDIO从接口工作在4Mhz频率下接收和解析MDIO帧数据。MDIO帧数据有MDIO写操作、MDIO读操作、MDIO连读操作3种结构。用户设备Host发送给CFP模块的MDIO数据，模块MDIO接口通过获取帧数据中PHYADR。地址判断Host是否发起与自己的通讯，PHYADR地址由5位MDIO物理端口地址状态决定。若MDIO帧数据中的PHYADR地址与模块MDIO接口地址匹配，CFP模块根据OP操作码执行MDIO寄存器地址读写操作，否则CFP模块MDIO接口不对Host操作进行响应。

软件实现对CFP管理接口寄存器映射，图1CFP MDIO管理接口架构中标识的8000h～FFFFh地址寄存器，IEEE 802.3分配给100G CFP光模块使用，此部分寄存器根据存储属性分为非易失性存储器（NVR）和易失性存储器（VR）2种。

NVR寄存器从8000h～88FFh，模块在MCU片内Flash没有被代码空间填充的区域划分存储空间，存储NVR寄存器数据。使用MCU片内Flash可以节省用于存储非易失性数据的EEPROM芯片，降低模块功耗，节省成本。软件实现对MCU片内Flash的编程接口，在生产阶段写入NVR数据，Host读取NVR寄存器时，模块软件根据接收到的CFP寄存器地址，从NVR表中查找此寄存器地址映射的Flash地址，并读取数据写入MDIO接口buffer，等待Host读取。NVR寄存器对Host仅支持读操作。

2实验验证

验证本设计方案，选择NVR寄存器8000h执行读操作，CFP模块8000h寄存器为非易失存储，支持只读，协议定义此寄存器数值为0011h（CFP2）；选择VR寄存器A011h的读写操作，A011h寄存器为易失存储，支持读写，其上电默认值为0200h。

8000h寄存器读读取数据为0011h；A011h寄存器读取数据为0200h。VR A011h寄存器写入0206h，读操作读取数据为0206h。

接口管理范文第4篇

[关键词] 银行贷款 企业 /代扣接口系统 通讯 管理

一、引言

随着社会的进步,经济的不断发展,大规模的企业也不断增加,而在企业财务方面,工作量及复杂度也不断增加。比如信贷业务中定期贷款的偿还等,都可以通过企业系统与指定银行系统连接,来进行相关业务操作,自动完成款项的/代扣。

二、银行接口

1.协议

为了建立数据源与系统之间通用的数据接口,实现实时地数据传输,必须定义通信协议,以传送接口数据。

通讯协议为TCP/IP协议,使用Socket进行通信,采用短连接方式。

Socket通常也称作“套接字”,用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。

服务器:使用ServerSocket监听指定的端口,端口可以随意指定(由于1024以下的端口通常属于保留端口,在一些操作系统中不可以随意使用,所以建议使用大于1024的端口),等待客户连接请求,客户连接后,会话产生;在完成会话后,关闭连接。

客户端,使用Socket对网络上某一个服务器的某一个端口发出连接请求,一旦连接成功,打开会话;会话完成后,关闭Socket。客户端不需要指定打开的端口,通常临时的、动态的分配一个1024以上的端口。

双方数据传输遵循数据交互的通信格式及发送和接收的顺序。传输数据通过RSA加密解密算法。它易于理解和操作,也很流行。算法的名字以发明者的名字命名:Ron Rivest, Adi Shamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理论上的证明。它经历了各种攻击,至今未被完全攻破。主要通过公钥和密钥:公钥可以对外公开,供其他人加密使用,而把私钥秘密保存用于解密。RSA的安全性依赖于大数分解,但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明,因为没有证明破解 RSA就一定需要作大数分解。假设存在一种无须分解大数的算法,那它肯定可以修改成为大数分解算法。

目前, RSA 的一些变种算法已被证明等价于大数分解。不管怎样,分解n是最显然的攻击方法。现在,人们已能分解多个十进制位的大素数。因此,模数n 必须选大一些,因具体适用情况而定。银行外联系统会统一对外公布一个TCP/IP服务端口号,用于接收企业方发起的交易。

2.通讯报文结构

数据交互的通信格式包括报文长度+HEAD报文头+ BODY报文体+EXT扩展报文,具体的XML报文体由单独交易说明。

3.通讯描述

短连接采取每传输一次数据都进行一次“连接-传输-断开”的过程。

数据发送XML报文体采用XML数据格式,由下面描述:

(1)请求方的发送接收顺序:建立TCP连接―发送信息通信报文―接收响应报文―断开连接―。

(2)接收方的发送接收顺序:建立TCP连接―接收信息通信报文―发送响应结果报文―断开连接。

4.加密处理

在交易中对报文体按照双方约定的加密方式进行加解密处理。本交易中提供了一个企业设置密钥的交易,企业可以通过此交易重置交易密钥。

三、接口系统功能流程

四、结束语

此系统是全自动定时执行,无人值守,可以根据用户设定时间(可以设多个时间点)。所有的报文传输数据都通过加密,并给出了该系统的具体实现环节。实验结果表明,该系统能够挖掘一些有益的信息,从而为管理人员提供有益的参考。

参考文献:

[1] Michael E. Whitman/Herbert J. Mattord 齐立博.信息安全原理(第2版) [M].北京:清华大学出版社,2006.3:75-80.

接口管理范文第5篇

关键词：运动控制CompactPCI总线PCI9030热插拔

近年来，随着嵌入式系统的快速发展及其对硬件可靠性要求的提高，特别是带有多个运动控制卡的网络运动控制系统的发展，对运动控制卡提出了新的要求。运动控制卡应具有带热插拔功能的CompactPCI总线接口。在这样的运动控制系统中，采用可靠性高的嵌入式系统软件，上位机只需对被控对象实施总体的控制和管理；而位置反馈信号的采集、闭环控制的计算及控制量的输出则均可由以DSP为核心的运动控制卡完成，极大地提高了运算速度和控制响应速度。通过带热插拔功能的CompactPCI总线接口的上下机联接，使系统具有更高的可靠性和带电更换故障板卡的能力。

1CompactPCI接口总线概述

CompactPCI接口总线定义了更加坚固耐用的PCI版本。在电气、逻辑和软件方面，它与PCI标准完全兼容。CompactPCI接口卡安装在支架上，并使用标准的Eurocard外型。CompactPCI虽然与标准PCI属同一标准，二者还是有很大的不同。CompactPCI相对PCI来讲具有很多优点：(1)具有更好的机械特性。它增强了PCI系统在电信或其它条件恶劣的工业环境中的可维护性和可靠性。(2)采用Eurocard封装，系统中气流均匀。(3)CompactPCI连接器的电源和信号引线支持热插拔规范，这对于容错系统是非常重要的，也是标准PCI所不能实现的功能。(4)总线易于扩展，可同时支持多达256个标准的PCI总线设备。(5)CompactPCI背板的连接器插针分为长针、中长针和短针。长针是一些电源针，最短的针是BD-SEL#，其它总线信号和部分电源信号是中长针。连接器插槽J1插孔有长针插孔、中长针和短针插孔，而J2插槽都是中长针插孔。

2系统的硬件结构概述

开放式四轴DSP运动控制卡经12位DAC驱动四个伺服电机，并通过CompactPCI总线背板连接器与主机通信。其中DSP处理器与CompactPCI接口采用PLX公司的PCI9030接口芯片使之和双口RAM缓冲区进行通信。

PCI9030是业界首个支持热交换的PCI目标接口芯片，为CompactPCI接口提供了优秀的解决方案。它采用SMARTarget技术，可以保证高性能的热交换实施功能，可以支持具有热交换功能的PICMG2．1目标设备，并且符合PCIv2．2规范所规定的32位33MHz目标接口功能，可以获得高达132Mbyte／s的PCI突发传输速度，局部总线操作速度最高可达60MHz，支持5个局部地址空间到PCI总线地址空间的映射(空间0、1、2、3、4以及1个扩展的ROM)，传输等待周期及总线宽度可编程。另外，PCI9030内含预充电BIOS、早期电源支持、热交换控制／状态寄存器(HS_CSR)和附加引脚资源，可利用这些资源以及ENUM#输出信号、弹出开关和表示用户插入／取出状态的LED灯实现运动控制板卡的带电热插拔的软硬件控制。

图1

其硬件结构框图如图1所示。该系统由以下几部分组成：

·核心处理器TMS320LF2407，主要完成位置速度PID控制、插补迭代运算、开关量输入和输出、PLC控制等对实时性要求高的任务，另外还完成程序和数据存储和上下机的通信任务。

·模拟量控制电路，将数字量速度信号经四路12位数／模转换芯片DAC7725转换为-10V～10V的模拟信号，输出到电机伺服驱动模块。

·反馈电路，由两片CPLD元件EPM7128SLC84构成四路12位可逆脉冲计数器，对差分光电编码器的编码脉冲进行循环计数，可实现编码器Z相点硬件中断。

·FLASH电路，用于存储数控参数和数控指令代码，也用于紧急情况下保护数据。

·开关量电路，包括通用8／8I／O点、4个电机使能输出、4个轴的左右极限输入和原点中断输入等电路。

·通讯电路，通过PCI接口从模式使3．3V芯片PCI9030和双口RAM芯片70V24与PC机的CompactPCI总线相连，可以进行高速数据传输。

本系统是一个闭环多轴运动控制硬件系统，具有快速精确的计算能力以及较强的数据通讯能力，是良好的复杂数控系统平台。

3CompactPCI接口的设计

CompactPCI接口的设计要点在于在硬件插拔过程中，不能对CompactPCI总线产生较大的冲击，不能影响CompactPCI总线上数据传输的正确。所以应具有良好的热电源切换控制电路和相应的总线电路以及便于软件处理热插拔过程的控制信号。

电源控制和PCI9030的接口原理框图如图2所示。

3．1PCI9030芯片热插拔控制信号的作用

在CompactPCI规范中规定：(1)板卡插入后，硬件初始化过程中应点亮蓝灯；(2)板卡即将拔出，软件能获知板卡即将拔出，并做好善后工作后，点亮蓝灯。

PCI9030芯片有BD_SEIL#输入信号引脚、ENUM#输出信号引脚、CPCISW输入信号引脚和LEDON#输出信号引脚，均用作CompactPn接口热插拔控制信号。其功能分别如下：

PCI9030的BD_SEL#输入信号引脚同运动控制卡CompactPCI接口的引脚BD_SEL#相连，当BD_SEL#信号变高时，使PCI9030输出引脚成高阻态，保护芯片。PCI9030的ENUM#信号是送到背板的带上拉的集电极开路信号；它通知背板主机CPU板卡是刚刚插入，还是即将拔出。并通知CPU系统配置改变，使CPU同时执行相关必要的软件操作(在板卡安装时，安装设备驱动程序；在移出板卡前，卸载设备9B动程序)。板卡的插入／拔出状态是由CPCISW信号送到PCI9030完成的，这时，PCI9030通过ENUM#信号通知背板主饥硬件配置改变情况，同时主机CPU执行相关必要的软件操作。当操作结束时，主机CPU通过PCI9030将CPCISW信号写入HS-CSR寄存器的相应位中，使LEDON#信号变化，点亮或熄灭蓝灯，通知板卡可安全取出或已安全插入。另外，PCI9030将板卡插入／拔出的状态(即CPCISW信号)写入HS_CSR寄存器的相应位中，软件可以通过这些位来查询板卡插入／拔出状态，使软件可采取各种切换措施，也可以通过向寄存器的相应位写1来清除该位。

3．2热插拔电源电路的原理设计

3．2．1热插拔电源管理器的确定

热插拔电源电路需在插拔过程中和正常工作时，对CompactPCI接口板电源进行监控，按一定的速率及时地上电和断电，把该电源的情况及时通知背板系统以便通过软件进行处理；同时需对CompactPCI接口板的总线信号提供预充电电压，使CompaetPCI接插件的插针点的预充电电压达到1V，保证CompactPCI接口板在插拔过程中，对CompactPCI总线的冲击很小；另外需对背板的PCIRST信号和CompaetPCI接口板的电源好坏情况进行逻辑处理来产生该接口板上的LOCAL_PCI_RST信号。为此，热插拔电源电路采用了芯片LTCl646作为CompactPCI热插拔电源管理器。它能够使线路板在运行中的CompactPCI总线插槽内安全地插入和拔出。两个外部N沟道通路晶体管IRF7413控制3．3V和5V电源，使电源能在电流限制或可设置速率上电。电子电路断路器可保护两组电源不受过流故障情况的损害。

图2

3．2．2LTCl646芯片的主要引脚功能

·LTCl646的3．3V和5V输入主要来自中等长度的电源插针。3．3V和5V连接器长插针在CompactPCI插卡上与中等长度的3．3V和5V电源插针短接在一起，为LTCl646的预充电电路、VI／O上拉电阻和PCI9030芯片提供初期电源。

CompactPCI背板的连接器插针中有引脚BD_SEL#、HEALTHY#用于热插拔电源电路。

·芯片PWRGD#信号引脚输出指示何时所有电源电压都在容许范围内，连接于PWRGD#引脚的HEALTHY#信号把板卡电源情况通知背板主机，当HEALTHY#信号变高时，说明板卡电源情况出了问题。

·芯片OFF／ON#输入信号引脚连接于板卡的BD_SEL#引脚，用来控制开关板卡电源或将电源断路器复位。而BD_SEL#信号应通过1．2kΩ电阻上拉至PCI9030的I／O工作电压VI／O。

·芯片PRECHARGE引脚用于产生1V的预充电电压。可在板卡插拔过程中对总线I／O引脚施加偏置。板卡上需要进行预充电的CompactPCI总线引脚(即接插件J1、J2与CompactPCI接口器件PCI9030连接的引脚)包括：ADO～AD31、C／BEO#~C／BE3#、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#。LTCl646产生的预充电信号经过较大的10kΩ电阻上拉至预充电电压(PRECHARGEOUT)。而BD_SEL#、ENUM#、INTA#信号应上拉至PCI9030的I／O工作电压VI／O。

·芯片的RESETIN#引脚输入信号PCI_RST#，在片内与HEALTHY#信号进行逻辑结合，从而在引脚RESETOUT#生成LOCAL_PCI_RST#信号送到PCI9030芯片的PCI_RST#信号引脚，用来在任一组电源超出范围时对板卡和芯片PCI9030进行复位。

3．2．3在LTCl646芯片控制下CompactPCI接口板的上电顺序

当插卡插入时，长3．3V和5V连接器插针以及长GND插针首先接触。LTCl646预充电电路在插入阶段将总线I／O插针偏置为1V。3．3V和5V中等长度的电源插针在插入的下一个阶段接触，但只要OFF／ON#引脚被1．2kΩ上拉电阻拉到VI／O，线路板电源则被关断。在线路板插入的最后阶段，BD_SEL#短连接器插针开始接触，OFF／ON#引脚被拉低。这使得通路晶体管导通；并且在内部有一个5μA电流源与TIMER引脚连接。时每个通路晶体管的电流开始增加，直至增加到各自的电流限值；然后，3．3V和5V电源被允许按一定的速率上电，一旦两组电压都在容差范围之内，HEALTHY#将拉低，LOCAL_PCI_RST#可自由跟随PCI_RST#。

3．2．4在LTCl646芯片控制下CompactPCI接口板的断电顺序

当BD_SEL#被拉高时则开始一个断电过程。LTCl646内部开关被连接于每个输出电源电压引脚，使旁路电容器向地放电。TIMER引脚立即被拉低。GATE引脚被一个200μA的电流源拉低，以防止3．3V和5V电源上的负载电流同时变为零从而对电源电压造成干扰。当任一输出电压跌落在门限以下时，HEALTHY#引脚被拉高，LOCAL_PCI_RST#将被确定为低。

一旦断电过程完成，插卡就可以从插槽内取出。在拔出期间，预充电电路继续将总线I／O插针偏置为1V，直到5V和3．3V长连接器插针分开。

3．3CompactPCI接口设计的其它电气措施

·热插拔板卡在带电拔插过程中，为了保护板卡免遭静电损坏，必须进行静电放电。所以，必须在板卡上设计放电条。

·为了减小板卡上的CompactPCI总线的信号线分支对总线的影响，必须对CompactPCI总线信号进行串联电阻匹配。需要加串联匹配电阻的引脚包括：AD0～AD31、C／BE0#～C／BE3#、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#以及INTA#。根据CompactPCI规范，对CompactPCI的信号线长度和到预充电电阻的分支线的长度必须进行限制(PCB的布线特征阻抗应设计为65Ω±10％)。线的长度越短，对CompactPCI总线的冲击越小。在CompactPCI接口板上，对于预充电的信号，从接插件J1n或J2到PCI9030器件管脚，总的信号线长度应小于38．1mm。其中，从接插件插针到串联电阻的PCB连线长度应小于15．2mm，预充电电阻的分支长度最好是零，最长不能超过2．5mm。