现代机器控制单元的装配越来越分散,并且配备由总线寻址的智能外围设备,除了控制整个系统之外,机器控制单元识别输入/输出线故障及状态的重要性也日益增加,因为人们期待最大限度地降低,或尽可能避免服务和维修成本。这个任务可分配给外围设备来完成,诸如高边驱动器iC-JX,它可以极大地简化监测和错误处理过程。
图1所示为典型工业应用环境中的iC-JX设备。该设备为工业应用而设计,例如机器控制面板或24V I/O模块,该设备容许输入和输出功能完全由微控制器控制单元编程,从而驱动灯或继电器,读取开关和传感器,以及监测线、驱动器及传感器。
它与微控制器的通信可采用SPI或8位并行接口实现。与SPI配合使用,仅用6个光耦就能隔离整个I/O系统(如图1所示)。此方案成本低廉,不需要更多的元件,通过SPI可以对最多4个JX设备寻址,从而使可用的I/O通道总数达到64个。
iC-JX具有4x4个I/O口,可按块配置为输入或输出通道。双向驱动器记录来自外部源的逻辑状态或读回输出状态,这样就可以识别负载中的开路或短路。高边短路保护输出通道可承受150mA (500mA脉冲)的各种负载,包括抗回扫保护。
集成控制逻辑识别输入信号变化并生成一个中断。每个I/O都有一个用于抗干扰的数字输入滤波器。通过集成以前的分立滤波器元件,可大幅减少外部设备的数量,因而降低了成本。
每个I/O口都配备了可编程电流源,以便在激活之前检查负载的存在或检查所带负载数值的大小.此外,所有的接口都配有一个通用的10位A/D转换器,以便对连接到设备上的各种传感器进行数据采集(图3)。这就可以识别各种故障,例如,电缆破裂或因老化、过温等因素造成的负载特征曲线发生变化。
针对特殊应用的功能是定义各种中断源,例如过流、输入电平和闪烁电路以及控制面板显示中用到的中断。这些给定中断源可通过滤波时间可变的数字滤波器进行修改,从而能够屏蔽掉由灯和容性负载的触点颤动或高瞬间电流引起的脉冲输入信号,因而不会自动触发中断。而所有的输入都具有施密特触发器的特性,以便能够可靠地处理慢信号。
该设备具有内部保护电路,以控制欠压和过温时驱动器的关闭。每一个驱动器级都有自己的温度传感器;如果出现过温,微控制器就能够关闭芯片。共用的禁止输入端允许所有的输出都由外部信号关闭,因而提供了一个与处理器无关的、安全的看门狗。
由于具有内部信号调理单元,iC-JX的应用不需要外部滤波器元件。通过整合信号读回功能,该设备允许更大的封装密度,同时可提供改善的可靠性和灵活性。