[实用新型]基于FPGA的GPIB控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种计算机接口硬件，具体说是一种基于FPGA的GPIB控制器。

背景技术

GPIB是自动测试领域的通用接口和总线标准，用来将带有GPIB接口的仪器和计算机连接起来。此接口一般应用在高端测量仪器仪表上。传统的GPIB控制器一般是基于专用芯片来实现GPIB接口功能的。例如NI公司和Agilent公司的GPIB接口卡是基于NI公司的NAT9914或TNT4882等专用芯片来实现GPIB接口功能。由于这些GPIB接口芯片价格高，且货源受制于NI公司，因此对于生产GPIB控制器的企业的成本控制和批量生产十分不利。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种基于FPGA的GPIB控制器，使用Verilog硬件描述语言来实现GPIB接口功能。

本实用新型提供了一种基于FPGA的GPIB控制器，其结构主要包括FPGA、数据总线驱动器和控制总线驱动器。其特征是：FPGA中通过Verilog编程实现控制逻辑；控制逻辑控制数据总线驱动器和控制总线驱动器与GPIB总线通信；FPGA接收PCI/PCIe的数据时，通过控制逻辑将其转换成GPIB总线能识别的数据，并按照指定格式发送到GPIB总线；当接收到GPIB总线的数据时，FPGA通过控制逻辑将其转换成PCI/PCIe能识别的数据，并将其发送给主机。

本实用新型具有如下有益效果。

1、降低硬件成本。市场上基于专用芯片的GPIB控制器价格一般在4000~5000元人民币，而基于FPGA的GPIB控制器硬件成本仅500元人民币左右，具有很高的性价比。

2、基于FPGA的GPIB控制器使用的FPGA型号为Spartan-6,该型号FPGA既能采用硬核实现PCIe接口，也能采用软核实现PCI接口，因此具有较高的灵活性和可扩展性。传统的GPIB控制器无法做到这一点。

3、基于FPGA的GPIB控制器使用的FPGA可以扩展PCI/PCIe总线，用来挂载其他PCI/PCIe接口芯片或者设备，也可以扩展出其他总线，连接单片机、DSP等，从而实现更加丰富的应用。传统的GPIB控制器无法做到这一点。

4、基于FPGA的GPIB控制器使用Verilog硬件描述语言实现控制逻辑。该控制逻辑可以根据用户需求灵活裁剪或者扩展，从而实现板卡功能的灵活剪裁或扩展。传统的GPIB控制器无法做到这一点。

附图说明

图1为本实用新型原理框图。

图2为本实用新型的FPGA内Verilog程序的逻辑框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型进行进一步详细说明。

图1示出了本实用新型的原理框图。基于FPGA的GPIB控制器包括FPGA、GPIB数据总线驱动器和GPIB控制总线驱动器。

基于FPGA的GPIB控制器用于PCI/PCIe总线与GPIB总线之间的转换，同时进行相应的GPIB总线控制功能，GPIB总线控制功能符合IEEE488.2相应的规范。

基于FPGA的GPIB控制器的设计是一个系统的、软硬件结合的全面解决测试的方案。需要解决的主要问题是实现PCI/PCIe总线数据与GPIB总线数据的转换，并实现相应的GPIB总线控制功能。本实用新型中，FPGA控制逻辑设计是关键环节之一。FPGA采用PCI软核或者PCIe硬核实现主机和FPGA之间的物理数据传输。控制逻辑将主机传过来的数据转换成GPIB总线能够识别的数据，并按照指定格式发送到GPIB总线；当接收到GPIB总线的数据时，控制逻辑将其转换成PCI/PCIe能识别的数据，并将其发送给主机。

GPIB控制总线驱动器与GPIB数据总线驱动器都是做GPIB总线信号驱动使用。

图2示出了本实用新型的FPGA内Verilog程序的逻辑框图，也即控制逻辑的结构框图。控制逻辑主要包括三个部分，即：与GPIB母线通信的功能逻辑接口电路，数据通道以及与PCI/PCIe接口的读写控制电路。

与GPIB母线通信的子系统设计，即IEEE-488.2状态机设计，是本实用新型中控制逻辑设计的重点。状态机主要由听功能、讲功能、受方挂钩功能、源方挂钩功能、器件触发功能、远地/本地功能和器件清除等功能组成。