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1、10申请公布号CN104199366A43申请公布日20141210CN104199366A21申请号201410473053522申请日20140916G05B19/04220060171申请人中国人民解放军63983部队地址214035江苏省无锡市北塘区惠山街道通惠西路160号72发明人张欲保刘津曹有辉王晨杨国锋邵立福刘飞庄静伟陈赣74专利代理机构总装工程兵科研一所专利服务中心32002代理人杨立秋54发明名称龙芯2F处理器控制及通信端口扩展模块57摘要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。
2、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。51INTCL权利要求书1页说明书2页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页10申请公布号CN104199366ACN104199366A1/1页21龙芯2F处理器控制及通信端。
3、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。。
4、权利要求书CN104199366A1/2页3龙芯2F处理器控制及通信端口扩展模块技术领域0001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0002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系统应用领域，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总线等在控制系统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。
5、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0003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。0004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。
6、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。0005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0006图1为本发明的结构框图。具体实施方式0007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。
7、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。0008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说明书CN104199366A2/2页4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。
8、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0V32V电压型模拟输入量适配为ARM处理器可接收的033V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66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。0009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。
9、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。0010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。
10、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BU61580以及扩展了收发器，型号为B3067，实现1553B总线通信。0011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。0012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LOCALBUS端配置信息，在基于龙芯2F处理器的系统上电后读取保存，并为本扩展模块分配相应的PCI总线资源。0013所述PCI桥接芯片与PCI总线连接。说明书CN104199366A1/1页5图1说明书附图CN104199366A。