工业控制、工业自动化、电机控制及过程自动化应用领域常需要二进制/数字传感器及开关，系统往往需要很多光耦来隔离传感器通道。Corona (MAXREFDES12#)子系统参考设计提供可编程逻辑控制器(PLC)数字输入模块的前端接口电路，该序列化特性极大地减少了隔离光耦的数量。参考设计支持高压输入(最高达36V)，电源和数据隔离——全部集成在小尺寸封装中。Corona设计集成一个八通道数字输入电平转换器/串行器(MAX31911)、数据隔离器(MAX14850)和用于隔离电源设计的H桥变压器驱动器(MAX13256)。Corona数字输入电路方案主要用于PLC、工业自动化、过程自动化和电机控制应用领域的数字输入模块。

图1. Corona子系统设计方框图

特性
八路高压输入通道(最高36V)
片上8-1串行器，SPI接口
内部5V稳压器
隔离电源和数据
小尺寸印制板(PCB)面积
器件驱动器
C语言源代码示例
Pmod?兼容规格
 

应用
楼宇自动化
PLC数字输入模块
工业自动化
电机控制
过程自动化

硬件详细说明
Corona (MAXREFDES12#) Hardware Pmod规范允许3.3V和5V模块有多种引脚分配。该模块采用3.3V或5V电源工作，采用如图所示的SPI引脚分配。

表1显示了电源要求，表2则展示了目前支持的平台及端口。

表1. Corona子系统参考设计的电源要求

表2. 支持的平台和端口

Corona子系统为隔离、八通道、数字输入电平转换器/串行器。设计包括八通道数字输入电平转换器/串行器(MAX31911)、H桥变压器驱动器(MAX13256)和6通道数字隔离器(MAX14850)。

MAX31911 (U1)是一款工业接口串行器，对24V传感器的和开关的数字输出进行电平转换、调理和串行化处理，产生微控制器能够接受的CMOS兼容信号，适用于工业、过程控制和楼宇自动化应用。器件提供PLC数字输入模块的前端接口电路，内部集成了限流、低通滤波和通道串行化处理电路。与传统的分立电阻分压方案相比，输入限流可有效减小现场电源总线的功耗。可选择的片上低通滤波器灵活地对传感器输出进行去抖和滤波。片上串行器极大地减少了用于隔离的光耦数量。为了提高抗高频噪声和快速电气瞬变干扰能力，器件可生成多位CRC校验码，每8位数据通过SPI口发送一次校验码。片上5V稳压器可以为外部光耦、数字隔离器或其它外部5V电路供电。

MAX13256 (U2)提供隔离、实用的隔离电源方案，支持7.6V至36V直流电源，利用商用TGMR-501V6LF Halo?变压器(原边与副边匝数比为1:1)和外部板载全桥整流器将其转换为隔离7V至36V直流电源。

MAX14850 (U3)实现数据隔离，Pmod侧的电压可为3.3V或5V(用于Nexys 3和ZedBoard平台的Pmod电源输出固定为3.3V)。MAX31911侧的电压为5V。得到的组合功率和数据隔离为600VRMS。

为实用板上隔离电路，将跳线JU1上的短路器移至1–2位置，并在端子TP3和TP4之间施加7.6V至36V直流电压；如果不需要板上隔离电路，将跳线JU1上的短路器移至2-3位置，并在端子TP1和TP2之间施加7V至36V直流电压。关于跳线设置和输入电流要求的信息，请参见表1。

Nexys 3平台固件的详细说明
Corona固件设计针对Nexys 3开发套件进行了开发和测试，设计对象是Xilinx? Spartan-6 FPGA内的MicroBlaze?软核微控制器。Nexys 3平台的FPGA项目文件位于全部设计文件部分下的固件文件中。

固件是如何初始化系统以及连续读和写MAX31911寄存器值的工作示例。简单的处理流程如图2所示。固件利用Xilinx SDK工具用C语言编写，基于Eclipse?开放源标准。利用标准Xilinx XSpi内核版本3.03a设计自定义Corona功能。SPI时钟频率设置为3.125MHz。

图2. Nexys 3平台的Corona固件流程图

提供完整的源代码，帮助客户加快开发。随固件平台文件提供相应的代码文件。

ZedBoard平台固件的详细说明
Corona固件设计针对ZedBoard开发套件进行了开发和测试，设计对象为Xilinx Zynq片上系统(SoC)中的ARM? Cortex? -A9处理器。ZedBoard平台的FPGA项目文件位于全部设计文件部分下的固件文件中。

图3. ZedBoard平台的Corona固件流程图

固件是如何初始化系统以及连续读和写MAX31911寄存器值的工作示例。简单的处理流程如图3所示。固件利用Xilinx SDK工具用C语言编写，基于Eclipse开放源标准。利用标准Xilinx XSpi内核版本3.03a设计自定义Corona功能。SPI时钟频率设置为3.125MHz。
提供完整的源代码，帮助客户加快开发。随固件平台文件提供相应的代码文件。

快速入门
设备需求：
具有一个USB端口的Windows? PC
Corona (MAXREFDES12#)电路板
Corona支持的平台(即Nexys 3开发套件或ZedBoard套件)
24V 1A直流电源

下载、阅读并严格按照Corona快速入门指南中的步骤执行：

Corona (MAXREFDES12#) Nexys 3快速入门指南
Corona (MAXREFDES12#) ZedBoard快速入门指南

实验室操作
下图中以ZedBoard平台上系统工作的测试为例进行说明。将24V直流电源连接至TP3和TP4输入电源连接器。24V加至数字输入的通道2和通道8。其它全部数字输入接地。OLED显示的寄存器值为0x8218。LD7(对应于输入通道8)和LD1(对应于输入通道2) LED点亮。

图4. Corona子系统的实验室工作，ZedBoard平台

下载全部设计文件。

原理图
材料清单(BOM)
PCB布局
PCB Gerber
PCB CAD (PADS 9.0)

Nexys 3平台(Spartan-6)
ZedBoard平台(Zynq)

Corona (MAXREFDES12#)

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