[发明专利]一种多电压信号输出方法及系统

说明书

本发明公开了一种多电压信号输出方法及系统。所述方法通过FPGA接收上位机发出的多模拟电压控制指令，通过SPI协议与DAC芯片通信，并控制单极双投模拟开关器件的逻辑选择；DAC芯片通过SPI通讯协议接收FPGA传输的数字控制逻辑，并将数字控制逻辑转换为模拟电压输出；将DAC芯片输出的模拟电压放大，再基于单极双投模拟开关器件输出的开关信号将放大后的模拟电压信号进行分组以形成多模拟电压输出。本发明将数字电路领域的便利性与模拟电路的需求相结合，从而避免了在需要大量不同大小的电压时传统模拟电路造成的难以控制和占地面积庞大的场景。在本发明实现同时控制输出成百上千路不同大小的模拟电压，其中电压精度可以进行调节。

技术领域

本发明属于数字电路设计和模拟电路设计领域，特别涉及了一种多电压信号输出方法及系统。

背景技术

在若干电学器件或者光学器件协同工作的情况下，需要为不同的电学器件或者光学器件施加对应所需的工作电压，此时需要模拟电路进行电压分配。但是现有的电源设备中，电压分配只能适用于小规模的电学器件或者光学器件协同工作，较难满足输出成百上千路的模拟电压的同时兼顾控制模拟电压的精度范围。现有的电源设备中，一般可以调节电压精度的电源设备占地面积都会比较庞大，如果需要输出成百上千路的模拟电压则会在空间上就令人难以接受，且可扩展性较差。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出了一种多电压信号输出方法及系统，通过将数字电路设计与模拟电路设计的结合来达成对模拟电路的数字逻辑控制。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：本发明实施例的第一方面提供了一种多电压信号输出方法，＝所述方法具体包括以下步骤：

S1、FPGA通过SPI协议与DAC芯片通信，并控制单极双投模拟开关器件的逻辑选择；

S2、DAC芯片通过SPI通讯协议接收FPGA传输的数字控制逻辑，并将数字控制逻辑转换为模拟电压输出；

S3，接收模拟电压输出并进行滤波放大，再基于单极双投模拟开关器件的输出信号将放大后的模拟电压信号进行输出端选择以形成多模拟电压输出。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下子步骤：

S11、设置分频时钟：将FPGA的时钟分频为UART协议需要的时钟，分频后的FPGA的时钟也会用于给后续的SPI通讯协议；

S12、FPGA通过UART协议接收来自上位机发送的协议内容，用于解析多模拟电压控制指令和单极双投模拟开关器件的输出；

S13、FPGA将协议内容转换为DAC芯片可识别的数字控制逻辑，将数字控制逻辑通过SPI通讯协议传输至DAC芯片，并将协议内容中的单极双投模拟开关器件的输出信号传输至单极双投模拟开关器件。

进一步地，所述协议内容包括DAC管脚确认协议内容、DAC电压确认协议内容；其中，DAC管脚确认协议内容包括单极双投模拟开关器件的输出、DAC管脚信息、DAC片选信息；DAC电压确认协议内容包括单极双投模拟开关器件的输出、DAC电压信息、DAC片选信息。

进一步地，FPGA将协议内容转换为DAC芯片可识别的数字控制逻辑具体为：FPGA通过UART协议接收来自上位机发送的协议内容时一次性只传输8个比特，需将8个比特转换为DAC芯片定义的24比特的SPI通讯内容；SPI通讯内容每一帧包括40个比特。

进一步地，每一帧包括40个比特，分为有效24比特数据和无效16比特数据；其中，有效24比特数据为24比特的DAC管脚信息或24比特的DAC电压信息；无效16比特数据为8比特的单极双投模拟开关器件的输出信号指令、8比特的DAC片选信息。

进一步地，所述步骤S3还包括：对输出的多模拟电压进行滤波。