基于LPC总线的GPIO扩展卡的制作方法

基于lpc总线的gpio扩展卡
技术领域
1.本实用新型涉及扩展卡技术领域，具体为基于lpc总线的gpio扩展卡。


背景技术：

2.在计算机生产过程控制中，当需要控制外部的设备，例如控制继电器的断开、闭合，检测外部按钮是否按下等，由于计算机主板本身不具备gpio功能，所以需要通过扩展插槽配置gpio卡，或者通过rs485总线配置外部gpio设备。有些小型主板，例如itx版型的计算机主板本身不具备扩展插槽，所以就不能通过插扩展卡的方式进行扩展，采用rs485总线扩展的方式，还需配置专门的继电器板、机箱等，并且这两种方式成本都比较高。
3.为此，提出基于lpc总线的gpio扩展卡。


技术实现要素：

4.本实用新型提供如下技术方案：基于lpc总线的gpio扩展卡，该所述gpio扩展卡由lpc总线接口单元、光电隔离输入单元、光耦继电器输出单元、24v隔离电源和系统供电单元组成，且所述lpc总线接口单元由epm570t100 cpld芯片完成，所述光电隔离输入单元采用l217光耦芯片做为隔离输入，且其使用led发光二极管指示输入状态，所述光耦继电器输出单元采用aqy212s光耦继电器作为输出元件，该aqy212s光耦继电器驱动外部小型继电器或者负载小于500ma的直流负载，其使用led发光二极管指示输出状态，所述24v电源与系统电源完全隔离，所述系统供电单元由计算机系统的5v电源共给，5v电源由lm1117
‑
3.3 ldo降压后产生3.3v电源供cpld芯片使用。
5.优选的，所述lpc总线接口单元产生lpc总线时序和控制逻辑，解析总线命令，并产生内部总线信号，其内部信号采用总线/数据分开的并行总线形式。
6.优选的，所述lpc总线接口单元实现双字(16字节)的读写操作，寻址空间64k。
7.优选的，所述lpc总线接口单元通过扫描方式采样输入信号，并将输入信号进行防抖处理，送入内部数据缓冲区。
8.优选的，所述lpc总线接口单元使用verilog硬件描述语言编写。
9.与现有技术相比，本实用新型提供了基于lpc总线的gpio扩展卡，具备以下有益效果：该总线是inel为了取代传统的isa总线而推出的新的总线标准，可利用lpc总线实现一款低成本的gpio扩展卡,该扩展卡具有16路光电隔离输入和16路光耦继电器输出功能，可直接驱动外部的继电器或者驱动电流小于500ma的直流设备，适合不具备扩展插槽并且有gpio输入输出要求的计算机使用。
附图说明
10.图1为本实用新型的系统框图；
11.图2为本实用新型lpc总线接口单元的电路图；
12.图3为本实用新型光电隔离输入的电路图；
13.图4为本实用新型光耦继电器输出的电路图。
具体实施方式
14.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.如图1
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4所示，基于lpc总线的gpio扩展卡，该所述gpio扩展卡由lpc总线接口单元、光电隔离输入单元、光耦继电器输出单元、24v隔离电源和系统供电单元组成，且所述lpc总线接口单元由epm570t100 cpld芯片完成，所述光电隔离输入单元采用l217光耦芯片做为隔离输入，且其使用led发光二极管指示输入状态，所述光耦继电器输出单元采用aqy212s光耦继电器作为输出元件，该aqy212s光耦继电器驱动外部小型继电器或者负载小于500ma的直流负载，其使用led发光二极管指示输出状态，所述24v电源与系统电源完全隔离，所述系统供电单元由计算机系统的5v电源共给，5v电源由lm1117
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3.3 ldo降压后产生3.3v电源供cpld芯片使用。
16.lpc总线接口单元产生lpc总线时序和控制逻辑，解析总线命令，并产生内部总线信号，其内部信号采用总线/数据分开的并行总线形式。
17.lpc总线接口单元实现双字(16字节)的读写操作，寻址空间64k。
18.lpc总线接口单元通过扫描方式采样输入信号，并将输入信号进行防抖处理，送入内部数据缓冲区。
19.lpc总线接口单元使用verilog硬件描述语言编写。
20.需要说明的是，该gpio扩展卡由lpc总线接口单元、光电隔离输入单元、光耦继电器输出单元、24v隔离电源和系统供电单元组成，框图如图1所示。
21.lpc总线接口单元由epm570t100 cpld芯片完成，使用verilog硬件描述语言编写，其完成功能如下：
22.lpc总线接口控制：产生lpc总线时序和控制逻辑，解析总线命令，并产生内部总线信号，内部信号采用总线/数据分开的并行总线形式，并实现双字(16字节)的读写操作，寻址空间64k；
23.输入信号采集：通过扫描方式采样输入信号，并将输入信号进行防抖处理，送入内部数据缓冲区，当输入信号状态发生变化时，产生中断，通知上层应用软件处理；
24.输出信号缓冲驱动：根据解析的总线命令，经输出缓冲区的数据送到输出总线，驱动光耦继电器；
25.lpc总线框图如图2所示；
26.光电隔离输入：采用l217光耦芯片做为隔离输入，输入段具有反向保护功能，使用led发光二极管指示输入状态，电路如图3所示；
27.光耦继电器输出：采用aqy212s光耦继电器做为输出元件，可以直接驱动外部小型继电器或者负载小于500ma的直流负载；使用led发光二极管指示输出状态，电路如图4所示；
28.24v隔离电源：系统由b0524s升压模块将5v升压至24v，供光电隔离输入使用；由于
24v电源与系统电源完全隔离，增加了系统的安全性；
29.系统供电单元：该控制板电源由计算机系统的5v电源共给，5v电源由lm1117
‑
3.3 ldo降压后产生3.3v电源供cpld芯片使用。
30.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
31.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。