PWM_I/O 板是控制器输出核心控制信号的转换通道。其中光纤发射器 HFBR1528T 及其相应外围电路完成将 FPGA 输出的 PWM 电信号转换成 PWM 光信号，并在收到输出使能信号后向开关器件驱动电路输出 PWM 光信号；光纤接收器 HFBR2528R 及其外围电路则负责将接收到光信号转换成电信号，并输入值 FPGA。PWM_I/O 板是控制器实现 PWM 信号的输出、检测以及故障闭锁的关键板块。
AD/DA 板为控制器关键控制信号与反馈信号的变换通道。其中由二极管、电阻、电容、放大器构成的滤波及运放电路实现对外部传感器输入的电压信号的滤波与放大，将带采样信号变换为 0~±10 V 的电压信号，并输入至主控制板；同样由二极管、电阻、电容、放大器构成的运放电路实现对主控制板产生的小功率模拟信号进行放大并输出。AD/DA 板是控制器实现闭环控制的关键环节。
开关量 I/O 板是控制器与紧急停机、设备状态指示灯等外部开关量相连接的通道。当外部开关量信号输入控制器时，经板上 TLP521 光电隔离模块后转换小电量信号输入主控制板；当控制器开关量信号输出时，经板上继电器模块控制外部器件。
电源板是将外部输入 220 V AC 电源转换成其他板块所需要的 5 V、±15 V、24 V 等直流电源的模块。外部 220 V AC 电源输入控制器时，经板上双节电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）滤波器滤除高次谐波后，输入给板上各个开关电源模块转换成相应的直流电源。
母板是将上述各个板块进行有效连接的板块。母板与其他板块之间采用 96 pin 欧式连接器进行连接。母板的存在使得当控制器应用于需求不同的电力电子设备时只需重新设计母板进行直接扩展 PWM_I/O 板、AD/DA 板、开关量 I/O 板操作。
3 系统软件设计方案
控制器系统根据 DSP、FPGA、CPLD 各自特点，采用了基于 DSP 的毫秒级控保方案、基于 FPGA 的微秒级控保方案和基于 CPLD 的纳秒级保护方案相融合的多时间尺度一体化软件设计。
3.1 DSP 软件设计
DSP 软件主要完成电力电子设备核心算法运算、与上位机通信以及事件记录等功能，其程序可分为主程序部分和定时中断服务子程序部分。
主程序包括初始化和主循环两大部分。控制器上电或复位后，首先执行串口和数组初始化程序，然后进行开关量自检和 AD 通道的自检。若自检正常则进行初始化定时器操作，否则执行故障处理程序，并输出告警信号。初始化完成后进入主循环程序，主要包括与上位机通信、看门狗设置、等待设备运行等流程。DSP 软件主程序流程如图 3 所示。