本實用新型專利技術公開了一種基于FPGA的通用人機接口裝置，包括帶有FPGA芯片和LED燈的控制板，以及均與控制板上的FPGA芯片相交互的MCU、LCD液晶顯示屏、鍵盤和按鍵；FPGA芯片用于與MCU信號交互、產生LED燈控信號、鍵盤和按鍵信號的掃描檢測以及控制LCD液晶顯示屏。本實用新型專利技術控制板采用雙FPGA芯片協同工作結合外圍電路實現該人機接口裝置與系統MCU之間的信息交互、對LCD液晶顯示屏顯示控制、觸摸按鍵響應控制、面板LED指示燈控制，對外提供一路串行接口用于對設備進行現場調試維護。
【技術實現步驟摘要】
【專利說明】
本技術屬于通訊設備
，涉及一種用于工業控制終端、工業測控終端的人機接口裝置，尤其是一種基于FPGA的通用人機接口裝置?！?br>技術介紹
】隨著電子技術的日益進步和普及，配備有人機接口(HMI)裝置的終端設備越來越多的出現在人們的日常生活中及工業控制領域，如銀行的ATM終端、立體車庫操控終端、入戶電表顯控終端、智能配電設備測控終端、數控機床控制終端等。通過這些裝配有人機接口裝置的終端設備，極大的便利了人們的生活和工作，提升了生活質量，提高了工作效率。目前都是針對特定用途專門研發相關人機接口裝置以滿足人機交互使用，很難做到具備通用性的人機接口裝置，其關鍵問題就是各種外設接口各異、操作方式和接口控制信號不盡相同，要想做到通用就必須考慮如何解決接口兼容、多種接口信號均可控的問題。近年來由于FPGA芯片簡單易用、可擴展性強、價格經濟、易于采購維護，被越來越廣泛的應用于各種電子技術、計算機技術、通信
構建基于FPGA的具有一定通用性的人機接口裝置可以極大的提高人機接口裝置的通用性、操作性，便于修理維護，提高效率，降低成本?！?br>技術實現思路
】本技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種基于FPGA的通用人機接口裝置。本技術具有一定通用性，接口可擴展，內部實現簡易靈活，采用通用可編程邏輯器件實現，針對不同應用需求稍作適配即可靈活應對，具備成本低廉、操作簡單、通用性強、適應面廣等特點，可廣泛應用于各種工業控制終端、工業測控終端進行人機交互。為達到上述目的，本技術采用以下技術方案予以實現:—種基于FPGA的通用人機接口裝置，包括帶有FPGA芯片和LED燈的控制板，以及均與控制板上的FPGA芯片相交互的MCU、IXD液晶顯示屏、鍵盤和按鍵；FPGA芯片用于與MCU信號交互、產生LED燈控信號、鍵盤和按鍵信號的掃描檢測以及控制LCD液晶顯示屏。本技術進一步的改進在于:控制板包括第一 FPGA芯片、第二 FPGA芯片、總線收發器、鎖存器、時鐘、緩沖器、隔離器、接插件以及LED燈；第一 FPGA芯片通過緩沖器分別與按鍵和鍵盤相連，通過鎖存器與LED燈相連；第一 FPGA芯片與第二 FPGA芯片相交互，第二 FPGA芯片與IXD液晶顯示屏相連。系統地址總線、數據總線以及控制信號經總線收發器后傳輸到第一 FPGA芯片中，經第一 FPGA芯片譯碼、緩存操作產生燈控信號、串口調試收發信號；MCU控制第一 FPGA芯片監測觸摸鍵盤信號和按鍵信號的狀態，并將狀態信息返回給系統MCU。第二 FPGA芯片通過系統總線信號與第一 FPGA芯片產生的片選及控制信號實現LCD液晶顯示屏的使能信號、片選信號、讀/寫信號以及寄存器控制信號時序的產生，完成對LCD液晶顯示屏的上電配置以及讀/寫操作?？刂瓢逋ㄟ^第一連接器與MCU相連，通過第二連接器與與IXD液晶顯示屏相連，通過第三連接器與鍵盤相連，通過第四連接器與按鍵相連。第一連接器、第二連接器、第三連接器以及第四連接器均通過電纜與MCU、IXD液晶顯示屏、鍵盤以及按鍵相連。第一連接器、第二連接器、第三連接器以及第四連接器采用能夠與不同組件接口適配的連接器。與現有技術相比，本技術具有以下有益效果:本技術設置帶有FPGA芯片的控制板，將MCU、IXD液晶顯示屏、鍵盤和按鍵與控制板中的FPGA芯片相連，FPGA芯片用于與MCU信號交互、產生LED燈控信號、鍵盤和按鍵信號的掃描檢測以及控制LCD液晶顯示屏；本技術采用常見FPGA芯片實現，相較搭建硬件電路實現更為靈活通用，接口可適配、功能可裁剪、結構可靈活布局，可根據具體應用領域、應用場合，選配LCD液晶顯示屏、觸摸鍵盤、按鍵。【【附圖說明】】圖1為本技術的系統實現功能框圖；圖2為本技術的系統物理連接示意圖；圖3為本技術控制板上FPGA原理框圖；圖4為本技術實施例中的人機接口裝置面板示意圖；圖5為本技術實施例中的人機接口裝置控制板FPGA功能框圖?！尽揪唧w實施方式】】下面結合附圖對本技術做進一步詳細描述:以下結合附圖和實施例對本技術的內容做進一步詳細說明，但本技術的實際制作結構并不僅限于下述的實施例。參見圖1至圖3，本技術由控制板、IXD液晶顯示屏、觸摸按鍵及連接電纜組成?？砂惭b于各種工業控制終端、工業測控終端的面板上，完成終端與外界的信息交互?？刂瓢逋ㄟ^連接電纜將系統總線信號及控制信號接入，用兩片FPGA芯片協同工作實現產生LED燈控信號、按鍵操作掃描、鍵盤操作控制、液晶顯示控制、串行口調試功能。如圖2系統物理連接示意圖所示，本技術對外有4條連接電纜，分別連接MCU、LCD液晶顯示屏、觸摸鍵盤以及按鍵?？刂瓢迳显O置第一連接器、第二連接器、第三連接器以及第四連接器。使用時第一電纜I的一端與控制板上第一連接器連接，另一端與用戶提供的MCU接口連接完成與MCU系統總線的交互；第二連接器通過第二電纜2與IXD液晶顯示屏接口連接；第三連接器通過第三電纜3與觸摸鍵盤接口連接；第四連接器通過第四電纜4與按鍵接口連接。第一電纜I與MCU連接一端的第一連接器可根據不同應用要求靈活定制，第二電纜2與IXD液晶顯示屏連接一端的第二連接器可根據所選用的IXD液晶顯示屏進行適配，第三電纜3與觸摸鍵盤連接一端的第三連接器可根據所選用的觸摸鍵盤進行適配，第四電纜4與連接一端的第四連接器可根據所選用的按鍵要求進行適配。本技術還可根據具體應用靈活剪裁，在某些簡單應用場合可定制是否保留與觸摸鍵盤和按鍵的連接接口。LED燈安裝于控制板上。根據應用需求可對LCD液晶顯示屏、觸摸鍵盤、按鍵的安裝位置安裝方式靈活布局。本技術在上電MCU初始化完成后，檢測控制系統分配給人機接口裝置的片選地址有效，通過裝置面板上安裝的LED燈控信號給出指示，此時操作者可進行按鍵操作、觸摸鍵盤操作。通過按鍵操作可對裝置進行啟動、重啟、復位、串口調試功能，或根據具體應用對按鍵進行重定義。MCU上電掃描觸摸鍵盤是否有信號被觸發，若有被觸發信號，根據裝置返回數據判斷裝置當前狀態，對裝置請求作出相應響應，發出對應操作命令。裝當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于FPGA的通用人機接口裝置，其特征在于，包括帶有FPGA芯片和LED燈的控制板，以及均與控制板上的FPGA芯片相交互的MCU、LCD液晶顯示屏、鍵盤和按鍵；FPGA芯片用于與MCU信號交互、產生LED燈控信號、鍵盤和按鍵信號的掃描檢測以及控制LCD液晶顯示屏。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王楠，
申請(專利權)人：中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所，
類型：新型
國別省市：陜西;61
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