单片机与CPCI总线的脉冲信号检测系统的工作方法简述
被测脉冲信号为功率驱动信号，用于驱动功率负载，驱动电流通常为几mA至几百mA，采用集电极开路门(OC)形式输出，通常为+12～+30 V信号。为了兼容多种信号电平，并能隔离功率型信号与普通基带电平信号，实现较好的电磁兼容性，本系统采用光电耦合器作为信号隔离与电平转换的接口器件。
TLP121是东芝公司生产的光电耦合器，隔离阻抗为MΩ级，其前向驱动电流(IF)最大为20 mA，后端开关开启和闭合时间均为μs级，可以满足本系统对测量误差不大于1 ms的要求。输入接口电阻设为可调电阻，可适应不同输入电压。
脉冲信号接口电路如图3所示。脉冲信号正线和回线连接至光耦的前端(图3中TLP121的1、3引脚)，后端(图3中TLP121的4、6引脚)采用板内5V电源上拉，通过施密特电路74HC14整形后发送至接口处理FPGA。当脉冲信号有效时，光耦前端有电流流过，接口电路输出高电平“1”;脉冲信号无效时，接口电路输出低电平“0”。
2.3 接口处理FPGA
由于需要对80路脉冲信号进行检测，采用单片机无法满足并行处理的需求，因此选用FPGA完成脉冲采样功能。接口处理FPGA采用Altera公司的FLEX10K50，工作主频为6 MHz，存储芯片采用EPC1PC8。
其主要功能有三部分：分频定时器、采样数据缓存、外围控制逻辑。FPGA对主时钟进行分频，形成周期为1 ms的时钟信号。FPGA每ms对80路脉冲信号完成并行采集一次，将数据存放在寄存器中，同时向单片机发出中断信号，通知单片机发起数据搬移，以及单片机内部的时间计数器自增。采样数据缓存模块用于将80路脉冲信号同时锁存至内部寄存器，单片机每ms全部读取一次。外围控制逻辑用于单片机外围各控制信号的译码，包括控制寄存器、各芯片控制信号译码，以及其他辅助功能的实现。
2.4 单片机系统
单片机系统采用Atmel公司的AT89C51，配合32KB外部SRAM 62256以及4 KB双口数据RAMIDT71342。其中，CPCI总线访问双口数据RAM的L端口，8051访问R端口。
单片机工作主频设计为20 MHz。单片机P0口和P2口作为通用的数据线和地址线使用，配合地址锁存器74HC373 工作;P1口不使用;P3口中仅使用了P3.2用于接收外部中断，即来自接口处理FPGA的中断。FPGA内部定时器每ms产生一个中断脉冲，用于单片机软件计时器的激励时钟，同时通知单片机读取脉冲信号接口采样数据。
单片机的外部地址空间划分如表1所列。
单片机产生的脉冲信号数据帧格式如图4所示。每个数据帧包含14个字节数据，时间码为4个字节，加电后从0开始计时，单位为ms;采样脉冲数据共10个字节，对应80路脉冲信号。
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