光電隔離併入串出電路驅動方法
2023-07-28 19:29:36
專利名稱：光電隔離併入串出電路驅動方法
光電隔離併入串出電路驅動方法技術領域
本發明屬於電子通訊技術領域，涉及一種電路驅動方法，尤其涉及一種光電隔離 併入串出電路驅動方法。
背景技術：
請參閱圖1，為了增加CPU的開關量輸入能力，設計了並行輸入串行輸出的擴展電 路(如併入串出74HC165晶片)，這樣便可以使用很少的幾個GPIO埠實現多路開關量的 輸入，大大節省了 GPIO的資源。
但考慮到系統抗幹擾能力問題，74HC165的工作電源來自獨立的+5V，所以與CPU 的埠(SH/LD、CLK和QH)連接必須使用光耦隔離信號；這給74HC165的軟體驅動帶來了一 定困難，移位的脈衝頻率受光耦的延時限制。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種光電隔離併入串出電路驅動方法，可保 證接口電路的實時控制。
為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案
一種光電隔離併入串出電路驅動方法，所述方法包括
採用至少一片併入串出擴展IC晶片，使用級連的方式，實現N個開關量的輸入；採 用中斷狀態機的方式驅動所述IC晶片；
所述IC晶片的當前狀態值存放在變量FSM中，在IC晶片的初始狀態，FSM設定一 初始值(如FSM的初始值為0)；
每隔設定時長響應一次定時器中斷，在中斷中各狀態處理本狀態所需完成的操作 並按順序依次進入下一個狀態，共2*N個狀態；
當進入最後一個狀態時，將N個開關量數據存放在一個N位的變量a!ift_R中，其 每一位對應外部的一個開關量輸入，然後將狀態變量FSM變為初始狀態對應的值。
作為本發明的一種優選方案，所述方法中，採用的IC晶片為2片74HC165併入串 出擴展IC晶片，實現16個開關量的輸入；
共32個狀態，分別為初始狀態、16個讀數據狀態、15個移位狀態；
所述 16 個讀數據狀態記為Read_DataO、Read_Datal、Read_Data2、......、Read_Datal5 ； Pfi J^E 15 ^ itLVv^ Ι :Displace_DataO> Displace_Datal> Displace— Data2、......、Displace_Datal4。
作為本發明的一種優選方案，所述方法的一次中斷處理具體包括如下步驟
S101、堆棧和中繼管理；
S102、讀取FSM中當前狀態機的狀態值進行散轉；
S103、根據當前狀態機的狀態值進行不同操作；若當前狀態機的狀態值為初始狀 態，則數據變量清零，鎖存並行輸入數據；若當前狀態機的狀態值為ReacLDatai，則讀取Datai ；若當前狀態機的狀態值為Displace_Dataj，則進行移位操作；其中，ReacLDatai中 的 i 為 0-15，Displace_Dataj 中的 j 為 0-14 ；
S104、狀態機的狀態切換，FAS的值加1 ；
S105、判斷FAS是否為最後一個狀態值32 ；若是轉向步驟S106，否則轉向步驟 108 ；
S106、移位輸入的數據，送入一個N位的變量Shift_R中保存；
S107、將狀態變量FSM變為初始狀態對應的值；
S108、出棧。
本發明的有益效果在於本發明提出的光電隔離併入串出電路驅動方法，採用中 斷狀態機的方式驅動併入串出擴展IC晶片，以保證接口電路的實時控制。在定時器中斷中 處理，可保證光耦延遲中信號的傳遞；也因在定時器中斷中僅處理一個狀態的動作，時間相 對很多，所以又能保證主循環的輪詢時間。
圖1為現有技術中並行輸入串行輸出擴展電路的電路示意圖。
圖2為74HC165的真值表示意圖。
圖3為根據真值表繪製的狀態機模型圖。
圖4為中斷處理步驟的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
實施例一
為了增加CPU的開關量輸入能力，設計並行輸入串行輸出的擴展電路，這樣只需 使用用CPU的3個GPIO埠便可實現16格開關量的輸入。如圖1，採用2片74HC165併入 串出擴展IC，使用級連的方式，實現16個開關量的輸入。SH/LD、CLK為74HC165的控制信 號，QH和SER為級連和串行輸入信號。考慮到系統需提高抗幹擾問題，74HC165的工作電源 來自獨立的COMM+和COMM- (+5V)，所以與CPU連接的SH/LD、CLK和QH必須使用光耦傳遞信 號，這給74HC165的軟體驅動帶來了一定困難，必須採用中斷狀態機的方式驅動74HC165， 以保證接口電路的實時控制。
請參閱圖2，圖2為74HC165的真值表，上述真值表可以體現74HC165的工作方式。
請參閱圖3，圖3為根據真值表繪製的狀態機模型圖。狀態機共32個狀態，分別 為初始狀態、16個讀數據狀態、15個移位狀態；所述16個讀數據狀態記為Read_DataO、Read_Datal、Read_Data2、......、Read_Datal5 ；所述 15 個移位狀態記為Displace_DataO、Displace_Datal、Displace_Data2、......、Displace_Datal4。所述 32 個狀態依次為初始狀態(Data_PLL)、Read_DataO、Displace_DataO、Read_Datal、Displace_Datal、Read_Data2、 Displace_Data2、......、Read_Datal4、Displace_Datal4、Read_Datal5。
定時器中斷的函數功能包括為系統提供5ms的TICK信號；驅動74HC165的並行 輸入/串行輸出移位功能。
由圖4可知，74HC165當前狀態值存放在變量74HC165_FSM中，初始值為0(即Data_PLL狀態)每隔一定時長響應一次定時器中斷，在中斷中各狀態處理本狀態所需完成 的操作並按順序依次進入下一個狀態，共30個狀態；當進入最後一個狀態(Read_Data15狀 態)時，將數據存放在一個16位的變量Alarm_a!ift_R中其每一位對應外部的一個開關量 輸入，然後將狀態變量(74HC165_FSM)變為啟始狀態(Data_PLL狀態).
這樣在定時器中斷中處理，即保證了光耦延遲中信號的傳遞，也因在定時器中斷 中僅處理一個狀態的動作，時間相對很多，所以又能保證主循環的輪詢時間。
綜上研究表明，利用狀態機的模式編寫帶光耦隔離的74HC165的驅動代碼，即保 證了光耦延遲中信號的傳遞，又能保證了主循環的輪循時間，從而提高系統的抗幹擾能力； 通過對狀態機模型的應用，可以延伸到很多軟體編程領域，將狀態機放入輪循迴路或中斷 服務程序(ISR)，直接由硬體或全局變量提取事件等；該軟體方案可使用其他方案的相同 應用，以縮短開發周期；
目前，該技術已在動力一體化機櫃電源系統(中型櫃)中使用，並通過測試。對於 以後狀態機模式的應用和推廣起到啟蒙作用。
實施例二
本發明揭示了一種光電隔離併入串出電路驅動方法，所述方法包括
採用至少一片併入串出擴展IC晶片，使用級連的方式，實現N個開關量的輸入；採 用中斷狀態機的方式驅動所述IC晶片；
所述IC晶片的當前狀態值存放在變量FSM中，在IC晶片的初始狀態，FSM的初始 值為0;
每隔設定時長響應一次定時器中斷，在中斷中各狀態處理本狀態所需完成的操作 並按順序依次進入下一個狀態，共2*N個狀態；
當進入最後一個狀態時，將N個開關量數據存放在一個N位的變量S!ift_R中，其 每一位對應外部的一個開關量輸入，然後將狀態變量FSM變為初始狀態對應的值。
請參閱圖3，本實施例中中，採用的IC晶片為2片74HC165併入串出擴展IC晶片， 實現16個開關量的輸入；共32個狀態，分別為初始狀態、16個讀數據狀態、15個移位狀態；所述 16 個讀數據狀態記為Read_DataO、Read_Datal、Read_Data2、......、Read_Datal5 ；Pfi J^E 15 ^ iiL Vvi^ Ι :Displace_DataO> Displace_Datal> Displace_Data2> ......、Displace_Datal40
請參閱圖4，所述方法的一次中斷處理具體包括如下步驟
S101、堆棧和中繼管理；
S102、讀取FSM中當前狀態機的狀態值進行散轉；
S103、根據當前狀態機的狀態值進行不同操作；若當前狀態機的狀態值為初始狀 態，則數據變量清零，鎖存並行輸入數據；若當前狀態機的狀態值為ReacLDatai，則讀取 Datai ；若當前狀態機的狀態值為Displace_Dataj，則進行移位操作；其中，ReacLDatai中 的 i 為 0-15，Displace_Dataj 中的 j 為 0-14 ；
S104、狀態機的狀態切換，FAS的值加1 ；
S105、判斷FAS是否為最後一個狀態值32 ；若是轉向步驟S106，否則轉向步驟 108 ；
S106、移位輸入的數據，送入一個N位的變量Siift_R中保存；
S107、將狀態變量FSM變為初始狀態對應的值；
S108、出棧。
綜上所述，本發明提出的光電隔離併入串出電路驅動方法，採用中斷狀態機的方 式驅動併入串出擴展IC晶片，以保證接口電路的實時控制。在定時器中斷中處理，可保證 光耦延遲中信號的傳遞；也因在定時器中斷中僅處理一個狀態的動作，時間相對很多，所以 又能保證主循環的輪詢時間。
這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例 中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實 施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明 的精神或本質特徵的情況下，本發明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進 行其它變形和改變。
權利要求
1.一種光電隔離併入串出電路驅動方法，其特徵在於，所述方法包括採用至少一片併入串出擴展IC晶片，使用級連的方式，實現N個開關量的輸入；採用中 斷狀態機的方式驅動所述IC晶片；所述IC晶片的當前狀態值存放在變量FSM中，在IC晶片的初始狀態，FSM設定一初始值；每隔設定時長響應一次定時器中斷，在中斷中各狀態處理本狀態所需完成的操作並按 順序依次進入下一個狀態，共2*N個狀態；當進入最後一個狀態時，將N個開關量數據存放在一個N位的變量Siift_R中，其每一 位對應外部的一個開關量輸入，然後將狀態變量FSM變為初始狀態對應的值。
2.根據權利要求1所述的光電隔離併入串出電路驅動方法，其特徵在於所述方法中，採用的IC晶片為2片74HC165併入串出擴展IC晶片，實現16個開關量 的輸入；共32個狀態，分別為初始狀態、16個讀數據狀態、15個移位狀態；所述 16 個讀數據狀態記為Read_DataO、Read_Datal、Read_Data2、......、Read_Datal5 ； Pfi J^E 15 ^ iiL Vv Ι :Displace_DataO> Displace_Datal> Displace— Data2、......、Displace_Datal4。
3.根據權利要求2所述的光電隔離併入串出電路驅動方法，其特徵在於 所述方法的一次中斷處理具體包括如下步驟5101、堆棧和中繼管理；5102、讀取FSM中當前狀態機的狀態值進行散轉；5103、根據當前狀態機的狀態值進行不同操作；若當前狀態機的狀態值為初始狀態，則 數據變量清零，鎖存並行輸入數據；若當前狀態機的狀態值為ReacLDatai，則讀取Datai ； 若當前狀態機的狀態值為Displace_Dataj，則進行移位操作；其中，ReacLDatai中的i為 0-15，Displace_Dataj 中的 j 為 0-14 ；5104、狀態機的狀態切換，FAS的值加1；5105、判斷FAS是否為最後一個狀態值32；若是轉向步驟S106，否則轉向步驟108 ；5106、移位輸入的數據，送入一個N位的變量》!ift_R中保存；5107、將狀態變量FSM變為初始狀態對應的值；5108、出棧。
4.根據權利要求1所述的光電隔離併入串出電路驅動方法，其特徵在於 在IC晶片的初始狀態，FSM的初始值為0。
全文摘要
本發明揭示了一種光電隔離併入串出電路驅動方法，所述方法包括採用至少一片併入串出擴展IC晶片，使用級連的方式，實現N個開關量的輸入；採用中斷狀態機的方式驅動IC晶片；IC晶片的當前狀態值存放在變量FSM中，在IC晶片的初始狀態，FSM的初始值為0；每隔設定時長響應一次定時器中斷,在中斷中各狀態處理本狀態所需完成的操作並按順序依次進入下一個狀態，共2*N個狀態；當進入最後一個狀態時，將N個開關量數據存放在一個N位的變量Shift_R中，其每一位對應外部的一個開關量輸入，然後將狀態變量FSM變為初始狀態對應的值。本發明提出的光電隔離併入串出電路驅動方法,採用中斷狀態機的方式驅動併入串出擴展IC晶片，以保證接口電路的實時控制。
文檔編號H03K19/14GK102035536SQ20101055888
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者周立身, 胡祺 申請人:中達電通股份有限公司