一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口制造技术

本实用新型专利技术提出了一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口，包括：输入隔离单元、输出隔离单元、输入使能单元和逻辑控制单元；逻辑控制单元的数据输出端与输出隔离单元的数据输入端相连，输出隔离单元的数据输出端与输入使能单元的数据输入端相连，逻辑控制单元的使能端与输入使能单元的数据输入端相连，输入使能单元的数据输出端与输入隔离单元的数据输入端相连，输入隔离单元的数据输出端与逻辑控制单元的数据输入端相连。本实用新型专利技术能使隔离型离散量接口设计更通用简洁，使用更灵活方便。活方便。活方便。

【技术实现步骤摘要】
一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口


[0001]本技术涉及机载计算机接口
，特别是涉及一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口。

技术介绍

[0002]计算机通过采集离散量信号的高电平或低电平来识别大量的位置、阀门状态、指示灯亮灭等状态信息。计算机也是通过高电平或低电平的离散量来控制指示灯的亮灭、继电器的吸和释放、设备的上电和断电。因此离散量信号对于计算机控制领域非常重要。随着电子元器件和集成电路的发展，计算机的升级。离散量接口电路也从简单到复杂，非电气隔离到电气隔离，可靠性逐步提高。
[0003]由于隔离型输入离散量和隔离型输出离散量是两种不同的控制过程，因此在工业控制领域和航空计算机领域的设备上大量配备输入离散量采集端口和输出控制离散量端口。在很多实际的使用中往往造成输入离散量采集端口不足而输出离散量端口却多有剩余或者反之。这势必造成了计算机硬件资源的浪费，这种固定的端口配置方式更不能满足计算机控制系统实际应用中临时输入输出需求的变化。在某些特殊的自动控制系统应用场合中，需要某个端口在不同时刻或根据某种状态，要求该端口动态改变输入输出方向时，那种固定输入输出的接口显然就不能胜任了。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口。
[0005]为了实现本技术的上述目的，本技术提供了一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口，包括：
[0006]输入隔离单元、输出隔离单元、输入使能单元和逻辑控制单元；
[0007]逻辑控制单元的数据输出端与输出隔离单元的数据输入端相连，
[0008]输出隔离单元的数据输出端与输入使能单元的数据输入端相连，
[0009]逻辑控制单元的使能端与输入使能单元的数据输入端相连，
[0010]输入使能单元的数据输出端与输入隔离单元的数据输入端相连，
[0011]输入隔离单元的数据输出端与逻辑控制单元的数据输入端相连。
[0012]输入隔离单元连接输入使能单元，采集到的外部高低电平经过电气隔离，电平变换后传递给逻辑控制单元。
[0013]输入使能单元连接在输入隔离单元和输出隔离单元之间，当端口配置为输出时，隔断输出隔离单元输出的信号对输入隔离单元的影响。
[0014]输出隔离单元将逻辑控制单元输出的高低电平信号经过电气隔离后输出到外部接口。
[0015]进一步地，所述输入隔离单元包括：
[0016]偏流电阻R2的一端与28V电源相连，偏流电阻R2的另一端与偏流电阻R3的一端、二极管D1的负极、光耦U1的1脚相连，
[0017]偏流电阻R2和偏流电阻R3组成的串联分压网络，为光耦U1的1脚提供偏压和限流。
[0018]光耦U1的2脚、电阻R3的另一端、二极管D1的正极连接端口地；
[0019]二极管D1并联在光耦U1的内部发光二极管1、2脚之间，将反向电压抑制在0.7V，保护光耦U1内部的发光二极管不被反向电压击穿。
[0020]电阻R4的一端连接3V3电源，电阻R4的另一端连接光耦U1的4脚、电容C2的一端、逻辑控制单元数据输入端，电容C2的另一端与光耦U1的3脚连接数字地。
[0021]电阻R4是光耦U1的上拉电阻，为光耦U1输入的信号提供高电平。
[0022]电容C2并联在光耦U1的内部光敏管3
‑
4脚CE极之间，滤除高频干扰。
[0023]光耦U1的4脚连接到逻辑控制单元的输入端。
[0024]光耦U1的1
‑
2脚和3
‑
4脚之间是电气隔离的，隔离电压2500V以上。
[0025]进一步地，所述输出隔离单元包括：
[0026]限流保护电阻R1的一端连接外部接口GPIO，限流保护电阻R1的另一端连接光耦U3的4脚、电容C1的一端；电容C1的另一端、光耦U3的3脚连接到端口地，用来滤波。
[0027]限流电阻R5的一端连接光耦U3的1脚，限流电阻R5的另一端连接3V3电源，为发光二极管提供偏流。
[0028]三极管Q19的C极连接光耦U3的2脚，三极管Q19的E极连接数字地，三极管Q19的B极连接电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端连接数字地，电阻R7的另一端连接逻辑控制单元数据输出端。
[0029]电阻R7和电阻R6组成三极管Q19的B极1脚的偏压网络。
[0030]光耦U3的1
‑
2脚和3
‑
4脚之间是电气隔离的，隔离电压2500V以上。
[0031]进一步地，所述输入使能单元包括：
[0032]光耦U2的4脚连接输入隔离单元，U2光耦的3脚连接到输出隔离单元，当光耦U2内部的光敏三极管导通时，也就是光耦U2的4脚和3脚导通时，将输入隔离单元连接到端口的GPIO上。当光耦U2内部的光敏三极管截止时，也就是光耦U2的4脚和3脚断开时，将输入隔离单元和端口GPIO断开。
[0033]限流电阻R8的一端连接光耦U2的1脚即光耦U2内部的发光二极管阳极，限流电阻R8的另一端连接3V3电源，为发光二极管提供偏流。三极管Q34的C极连接光耦U2的2脚即光耦U2内部发光二极管的阴极，三极管Q34的E极连接数字地，三极管Q34的B极连接电阻R9的一端和电阻R10的一端，电阻R9的另一端连接逻辑控制单元使能端，电阻R10的另一端连接数字地。
[0034]电阻R9和电阻R10组成三极管Q34的B极1脚的偏压网络。
[0035]光耦U2的1
‑
2脚和3
‑
4脚之间是电气隔离的，隔离电压2500V以上。
[0036]进一步地，所述逻辑控制单元包括：
[0037]逻辑控制单元由单片机MCU或ARM处理器或FPGA可编程逻辑器件实现，逻辑控制单元有3个PIN脚分别与输入隔离单元、输出隔离单元和输入使能单元相连。
[0038]输入隔离单元连接逻辑控制单元的输入端，接收和处理外部GPIO端口经过电阻R1、隔离使能光耦U2、电气隔离光耦U1输入端子DATA_IN输入的数据。这时隔离使能光耦U2
的3
‑
4脚处于导通状态，数据发送光耦U3处于截止状态。整个可编程离散量接口工作在输入端口模式。
[0039]输出隔离单元连接逻辑控制单元的输出端，需要发送的数据经过DATA_OUT端子，经过三极管Q19驱动，光耦U3电气隔离区后，通过电阻R1输出到GPIO端口。
[0040]当隔离使能光耦U2的3脚、4脚处于截止状态时，整个可编程离散量接口工作在非监听输出端口模式。
[0041]当隔离使能光耦U2的3脚、4脚处于导通状态时，整个可编程离散量接口工作在可监听输出端口模式。这时通过逻辑控制单元的输入端DATA_IN可以实时监听可编程离散量接口的输出端GPIO的输出状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口，其特征在于，包括：输入隔离单元、输出隔离单元、输入使能单元和逻辑控制单元；逻辑控制单元的数据输出端与输出隔离单元的数据输入端相连，输出隔离单元的数据输出端与输入使能单元的数据输入端相连，逻辑控制单元的使能端与输入使能单元的数据输入端相连，输入使能单元的数据输出端与输入隔离单元的数据输入端相连，输入隔离单元的数据输出端与逻辑控制单元的数据输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口，其特征在于，所述输入隔离单元包括：偏流电阻R2的一端与28V电源相连，偏流电阻R2的另一端与偏流电阻R3的一端、二极管D1的负极、光耦U1的1脚相连，光耦U1的2脚、电阻R3的另一端、二极管D1的正极连接端口地；电阻R4的一端连接3V3电源，电阻R4的另一端连接光耦U1的4脚、电容C2的一端、逻辑控制单元数据输入端，电容C2的另一端与光耦U1的3脚连接数字地。3.根据权利要求1所述的一种可软件配置输入输出方向的隔离型离散量接口，其特征在于，所述输出隔离单元包括：限流保护电阻R1的一端连接外部接口GPIO，限流保护电阻R1的另一端连接光耦U3的4脚、电容C1的一端；电容C1的另一端、光耦U3的3脚连接到端口地，限流电阻R5的一端连接光耦U3的1脚，限流电阻R5的另一端连接3V3电源，三极管Q19的C极连接光耦U3的2脚，三极管Q19的E极连接数字地，三极管Q19的B极连接电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端连接数字地，电阻R7的另一端连接逻辑控制单元数据输出端。4.根据权利要求1所述的一种可...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭莉，刘亚良，
申请(专利权)人：西安欧鹏信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：