一种USB总线的逻辑控制信号系统技术方案

本发明专利技术公开了一种USB总线的逻辑控制信号系统，包括电源板、FPGA板和接口板；所述的FPGA板负责USB2.0总线通信协议功能实现、多通道输出控制协议译码实现、多逻辑信号输出实现；所述的电源板为FPGA板中FPGA芯片提供正常工作所需要的各种电压值，以及不同逻辑转换电路工作电压值；所述的接口板是多个独立逻辑通道的输出转接板。本发明专利技术的USB总线的逻辑控制信号系统，不光继承了工业USB2.0总线协议接口一切优势，还在此工业总线协议基础之上进行了二次开发添加了多通道逻辑信号控制协议，是一款即插即用、通信速率达到480MHZ、同时可控制400多个独立通道、多逻辑信号控制系统。特别适用于集成电路测试平台多site同时测试，极大的提高了集成电路测试效率与集成电路测试速度。

A logic control signal system for USB bus

The invention discloses a USB bus logic control signal system, including the power board, FPGA board and interface board; the FPGA plate for the USB2.0 bus communication protocol implementation, multi-channel, multi output control protocol decoding implementation logic signal output; the power supply board for chip FPGA FPGA board to provide a variety of the required voltage for normal operation, and the conversion circuit of different logic voltage value; the interface board is output adapter plate multiple independent logical channel. The logic control signals of the system of the invention of USB bus, not only inherits all the advantages of the industrial USB2.0 bus protocol interface, is based on the industrial bus protocol for the two time development adds multi channel logic signal control protocol is a plug and play, the communication rate is up to 480MHZ, and more than 400 independent control multi channel, signal logic control system. It is especially suitable for multiple site simultaneous testing of integrated circuit test platform, which greatly improves the efficiency of integrated circuit test and the speed of integrated circuit test.

【技术实现步骤摘要】
一种USB总线的逻辑控制信号系统
本专利技术属于USB2.0数据总线的控制信号传输
，具体涉及一种USB总线的逻辑控制信号系统。
技术介绍
随着电子产品渗入到人们生活方方面面中，集成电路得到了蓬勃发展，随之而来是对集成电路测试效率与测试速度提出了更加苛刻要求。为了提高测试速度，现在集成电路测试方案设计者越来越多倾向于多site同时测试，这就对多通道多逻辑信号控制系统有很强烈需求欲望。现在集成电路测试设备大多采用PXI总线、GPIB总线、USB总线、I2C、UART、网络总线等，但它们不是提供单一逻辑通道或者少量逻辑控制通道，就是提供一整套集成多site测试设备，往往其造价非常昂贵，少则一百多万，多则几百万甚至一千多万。这对很多中小型集成电路测试公司来说是一项很高的前期资金成本投入，其风险系数很高，不利于集成电路测试行业稳步、健全的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种USB总线的逻辑控制信号系统，为即插即用、通信速率达到480MHZ、同时可控制400多个独立通道、多逻辑信号控制系统，满足集成电路测试平台多site同时测试的使用需求。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种USB总线的逻辑控制信号系统，包括电源板、FPGA板和接口板；所述的FPGA板负责USB2.0总线通信协议功能实现、多通道输出控制协议译码实现、多逻辑信号输出实现；所述的电源板为FPGA板中FPGA芯片提供正常工作所需要的各种电压值，以及不同逻辑转换电路工作电压值；所述的接口板是多个独立逻辑通道的输出转接板。所述的电源板与FPGA板通过板边五对4.2间距白色链接端子互相垂直链接，FPGA板与接口板通过七个双排100Pin欧式连接器上下水平方式链接在一起；在电源板电源输入接口外接一个48V/6A规格的电源适配器，同时FPGA板的USB接口通过一根USB数据线连接到PC的USB上，然后通过PC电脑控制的输出管脚的逻辑信号，接口板所对应输出通道就会输出想要的逻辑信号。所述的电源板和FPGA板合为一块构成逻辑核心板。所述的电源板、FPGA板和接口板集成为一整块电路板。在所述的接口板上设有400个通道，由8个高速、高精密度多IO链接器引出。所述的电源板采用开关电源芯片和可调LDO芯片搭建而成。在所述的FPGA板上设USB总线控制模块、多通道协议解码控制模块、多通道输出模块以及时钟分配控制模块；其中，USB总线控制模块实现对CY7C16083芯片逻辑时序控制，实现工业USB2.0总线通信协议机制，多通道协议解码控制模块主要解析PC传输过来的通道控制命令，并把相对应的通道映射命令传输给多通道输出模块，多通道输出模块是控制每个通道逻辑信号特性，时钟分配控制模块是整个FPGA芯片内部电路时钟源，由外部50MHZ无源晶振提供50MHZ时钟源，然后经过FPGA内部的PLL电路进行不同分频与倍频产生FPGA芯片内部各个功能模块的时钟源。所述的USB总线的逻辑控制信号系统的信号流控制方法：首先，在上位机（PC）输入通道控制命令后，PC将输入的命令按照一定规则编译成二进制文件后通过USB数据线传输给USB2.0总线接口芯片；总线接口芯片立即将接收到的命令传递给FPGA芯片，FPGA芯片会对接收的命令进行分析并依据多通道控制协议解析模块解析出所接收到的命令并传输给多通道输出模块，多通道会根据其命令对相应GPIO管脚口输出逻辑高低电位，最后相应GPI0接口与不同逻辑转换电路共同作用下输出相对应逻辑电压特性值。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的USB总线的逻辑控制信号系统，是基于USB总线与PC进行信息通信，不光继承了工业USB2.0总线协议接口一切优势，还在此工业总线协议基础之上进行了二次开发添加了多通道逻辑信号控制协议，是一款即插即用、通信速率达到480MHZ、同时可控制400多个独立通道、多逻辑信号控制系统。特别适用于集成电路测试平台多site同时测试设计方案中，其传输控制命令非常快，每200微秒传输控制命令，一次可同时控制400多个独立通道、多逻辑信号，极大的提高了集成电路测试效率与集成电路测试速度。本专利技术可输出400多个独立通道、且通道逻辑信号特性支持三大类逻辑，既“3.5V/0V”、“2.0V/0V”、“-5V/0V”，每个通道其驱动能力达40mA，但其通道数目与通道逻辑信号特性根据需要可进行定制与裁剪。这一优势特性非常灵活满足那些对逻辑通道数目比较多与通道输出逻辑信号特性比较杂的系统方案设计，如市场需求比较多的风景LED的驱动、各种商业广告灯指示灯等。附图说明图1是USB总线的逻辑控制信号系统的结构示意图；图2是USB总线的逻辑控制信号系统的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术的USB总线的逻辑控制信号系统，主要由三块电路板组成，既电源板、FPGA板（FPGA芯片）和接口板。FPGA板主要负责USB2.0总线通信协议功能实现、多通道输出控制协议译码实现、多逻辑信号输出实现等。电源板主要是为FPGA板中FPGA芯片提供正常工作所需要的各种电压值，如内核电压1.5V、GPIO管脚工作电压3.5V，以及不同逻辑转换电路工作电压值，如2.0V和-5.0V等不同的电压值。接口板主要是400多个独立逻辑通道的输出转接板，依据需要按照某种顺序排列400多个独立通道，其是直接面向用户。电源板与FPGA板主要通过板边五对4.2间距白色链接端子互相垂直链接，FPGA板与接口板是通过七个双排100Pin欧式连接器上下水平方式链接在一起。在电源板电源输入接口外接一个48V/6A规格的电源适配器，同时FPGA板的USB接口通过一根USB数据线连接到PC的USB上，然后通过PC电脑控制的输出管脚的逻辑信号，接口板所对应输出通道就会输出想要的逻辑信号。本专利技术的逻辑通道数和逻辑信号具有可定制与可裁剪特性，决定了其硬件结构布局是比较灵活的，根据后期产品结构需求进行裁剪与定制。其硬件可以由当前三块电路板转变为两块，既电源板和FPGA板合为一块构成逻辑核心板，只要产品机械结构尺寸允许下，三块甚至合为一块构成一整块电路板。接口板上400多通道是由8个高速、高精密度多IO链接器引出，如图1中的J1-J8，其每个链接器上逻辑信号特性排列均相同，相当于8个插槽。此外，该通道引出方式也是可以任意定制与裁剪，不拘于具体形式。该USB总线的逻辑控制信号系统的电路功能，主要由电源部分、FPGA芯片部分、接口输出部分构成。电源部分主要采用TI公司的开关电源芯片（TPS54560）和可调LDO芯片（LM1117）等分立器件搭建而成。FPGA芯片部分的功能完全由USB总线控制模块、多通道协议解码控制模块、多通道输出模块以及时钟分配控制模块实现；USB总线控制模块主要实现对CY7C16083芯片逻辑时序控制，实现工业USB2.0总线通信协议机制，多通道协议解码控制模块主要解析PC传输过来的通道控制命令，并把相对应的通道映射命令传输给多通道输出模块，多通道输出模块是控制每个通道逻辑信号特性，时钟分配控制模块是整个FPGA芯片内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种USB总线的逻辑控制信号系统，其特征在于：包括电源板、FPGA板和接口板；所述的FPGA板负责USB2.0总线通信协议功能实现、多通道输出控制协议译码实现、多逻辑信号输出实现；所述的电源板为FPGA板中FPGA芯片提供正常工作所需要的各种电压值，以及不同逻辑转换电路工作电压值；所述的接口板是多个独立逻辑通道的输出转接板。

【技术特征摘要】
1.一种USB总线的逻辑控制信号系统，其特征在于：包括电源板、FPGA板和接口板；所述的FPGA板负责USB2.0总线通信协议功能实现、多通道输出控制协议译码实现、多逻辑信号输出实现；所述的电源板为FPGA板中FPGA芯片提供正常工作所需要的各种电压值，以及不同逻辑转换电路工作电压值；所述的接口板是多个独立逻辑通道的输出转接板。2.根据权利要求1所述的USB总线的逻辑控制信号系统，其特征在于：所述的电源板与FPGA板通过板边五对4.2间距白色链接端子互相垂直链接，FPGA板与接口板通过七个双排100Pin欧式连接器上下水平方式链接在一起；在电源板电源输入接口外接一个48V/6A规格的电源适配器，同时FPGA板的USB接口通过一根USB数据线连接到PC的USB上，然后通过PC电脑控制的输出管脚的逻辑信号，接口板所对应输出通道就会输出想要的逻辑信号。3.根据权利要求1所述的USB总线的逻辑控制信号系统，其特征在于：所述的电源板和FPGA板合为一块构成逻辑核心板。4.根据权利要求1所述的USB总线的逻辑控制信号系统，其特征在于：所述的电源板、FPGA板和接口板集成为一整块电路板。5.根据权利要求1所述的USB总线的逻辑控制信号系统，其特征在于：在所述的接口板上设有400个通道，由8个高速、高精密度多IO链接器引出。6.根据权利要求1所述的USB总线的逻辑控制信号系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，陈明习，冉燕，
申请(专利权)人：江苏艾科半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32