專利名稱：一種基于雙口ram的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，它可用于航空、工業(yè)自動(dòng)化、交通工具、醫(yī)療儀器、機(jī)械制造、樓宇控制、自動(dòng)化儀表等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程控制在航空、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器、樓宇控制、智能家居等已經(jīng)廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的部分。然而，多處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制是當(dāng)今技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)。PCI總線是一種具有多路地址線和數(shù)據(jù)線的高性能的32/64位總線。它在高度集成的外圍控制器件、外圍插件板和處理器之間作為互連機(jī)構(gòu)應(yīng)用。PCI局部總線支持64位數(shù)據(jù)傳輸、多總線主控和線性突發(fā)方式，其數(shù)據(jù)傳輸速率為132MB/S，這給其發(fā)展提供了有利條件。另一推動(dòng)PCI總線發(fā)展的原因是它可以降低成本，用大量面向PCI局部總線的處理芯片來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)機(jī)、工作站、外圍設(shè)備及板卡，其性能優(yōu)越，處理能力、傳輸速度都很高?？梢?jiàn)PCI總線成功地滿足工作要求，可實(shí)現(xiàn)多處理器之間數(shù)據(jù)高速傳輸交換。由于PCI總線處理能力強(qiáng)，傳輸速度快，因此處理器通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，往往會(huì)引起數(shù)據(jù)沖突堵塞現(xiàn)象，使得處理器之間通過(guò)PCI總線傳輸數(shù)據(jù)的速度大大降低，而且會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失?；谏鲜鰡?wèn)題，本發(fā)明提出一種基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)多處理器之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大提高了處理器之間的處理能力和傳輸速度。該處理方法是運(yùn)用高速雙口 RAM連接于處理器與PCI總線之間作為數(shù)據(jù)傳輸緩沖，提高數(shù)據(jù)傳輸能力，并且有效地解決數(shù)據(jù)沖突而引起的數(shù)據(jù)丟失，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪h(yuǎn)程控制，并且提高數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制的實(shí)時(shí)性。數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)用于航空領(lǐng)域、工業(yè)自動(dòng)化、交通工具、醫(yī)療儀器、機(jī)械制造、樓宇控制、自動(dòng)化儀表等眾多領(lǐng)域，因此，數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多處理器之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大提高了處理器之間的處理能力和傳輸速度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括與被監(jiān)控模塊連接的第一微處理器，用于直接監(jiān)控各個(gè)被監(jiān)控模塊；其特征在于該系統(tǒng)還包括PowerPC處理器和第二微處理器,第一微處理器、第二微處理器和PowerPC處理器之間通過(guò)PCI總線接口連接，所述PowerPC處理器為數(shù)據(jù)傳輸中央處理器，對(duì)經(jīng)PCI總線上傳的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理；第一微處理器、第二微處理器和PowerPC處理器之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第二微處理器通過(guò)CAN總線與上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊連接進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，第一微處理器、第二微處理器與PCI總線接口之間連接雙口 RAM作為數(shù)據(jù)傳輸緩沖。
所述第一微處理器通過(guò)第一雙口 RAM與PCI接口電路連接，PCI接口電路通過(guò)PCI總線與PowerPC處理器連接，PCI接口電路還通過(guò)第二雙口 RAM與第二微處理器連接。第一微處理器通過(guò)內(nèi)部RS485或內(nèi)部CAN總線與多個(gè)被監(jiān)控模塊連接，所述多個(gè)被監(jiān)控模塊通過(guò)離散量信號(hào)線與CPLD模塊連接，所述CPLD模塊與第一微處理器連接。第二微處理器通過(guò)CAN接口電路與上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊連接，CAN接口電路由CAN控制器、光耦隔離電路以及CAN收發(fā)器組成。其中，第二微處理器分別于兩個(gè)CAN控制器連接，該兩個(gè)CAN控制器通過(guò)光電隔離模塊分別與兩個(gè)CAN收發(fā)器連接，所述兩個(gè)CAN收發(fā)器通過(guò)CAN總線與上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊連接。PowerPC處理器與以太網(wǎng)接口和RS232接口連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于各個(gè)處理器分工明確，處理速度快，處理能力強(qiáng)，解決了單一處理器處理能力不足的問(wèn)題；運(yùn)用PowerPC處理器作為中央處理器，PowerPC處理器具有集成度高，有非常強(qiáng)的嵌入式表現(xiàn)，有優(yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量，具有超強(qiáng)的處理速度，處理能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)；運(yùn)用PCI總線作為三個(gè)處理器之間數(shù)據(jù)交換的橋梁，PCI總線是一種具有多路地址線和數(shù)據(jù)線的高性能的32/64位總線，其性能優(yōu)越，處理能力、傳輸速度都很高，可實(shí)現(xiàn)多處理器之間數(shù)據(jù)高速傳輸交換；運(yùn)用CAN總線進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸控制，CAN總線具有較高的通信速率和較強(qiáng)的抗干擾能力，具有高可靠和良好的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)能力，且可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的傳輸距離，可達(dá)3 km 10km。外圍控制模塊將各個(gè)控制狀態(tài)指令傳輸給微處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)控制管理，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)雙口 RAM緩沖后通過(guò)PCI總線上傳到PowerPC模塊電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后通過(guò)PCI總線上傳到雙口 RAM緩沖后通過(guò)CAN模塊，CAN模塊由DSP、CAN控制器、光耦隔離、CAN收發(fā)器組成，CAN模塊設(shè)計(jì)兩路CAN總線，體現(xiàn)了雙余度設(shè)計(jì)，通過(guò)CAN總線進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。
以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖1是本發(fā)明的一種基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)整體功能框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明的基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)整體功能框圖，包括被監(jiān)控模塊1、CPLD模塊4、第一微處理器6、第一雙口 RAM 8、第二雙口 RAM 17、PCI接口電路12、PowerPC模塊10、以太網(wǎng)模塊14、RS232模塊19、第二微處理器21、CAN控制器24、光耦隔離模塊25、CAN收發(fā)器28。第一微處理器6為系統(tǒng)的主控模塊，CPLD模塊4通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線、10離散量信號(hào)、讀寫(xiě)使能信號(hào)外部地址片選信號(hào)5與第一微處理器6進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，CPLD模塊4可與多個(gè)離散量控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如電源電壓有無(wú)、門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)等離散量信號(hào)可通過(guò)離散量信號(hào)線2與CPLD模塊4進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，CPLD模塊4將采集到的離散量信號(hào)狀態(tài)經(jīng)CPLD邏輯進(jìn)行地址譯碼，存入外擴(kuò)地址中，本發(fā)明采用DSP2812作為第一微處理器6，每個(gè)地址寬度為16位，可存16個(gè)離散量數(shù)據(jù)，而DSP2812可擴(kuò)展的外部地址空間> 1M,可存儲(chǔ)大量的尚散量信號(hào)。第一微處理器6可通過(guò)內(nèi)部RS485、內(nèi)部CAN總線3與多個(gè)被監(jiān)控模塊I進(jìn)行通信，被監(jiān)控模塊I可為智能開(kāi)關(guān)、工業(yè)自動(dòng)化儀器、醫(yī)療儀器、機(jī)械儀器、樓宇控制、航空自動(dòng)化控制等。第一微處理器6通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線7與第一雙口 RAM 8進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第一雙口RAM 8與PCI接口電路12之間通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線9進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第二雙口 RAM 8作為微處理器與PCI總線之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彌_器件，用于避免數(shù)據(jù)傳輸沖突。PowerPC處理器10為該系統(tǒng)的中央處理器，集成度高，具有超強(qiáng)的處理能力和處理速度，PowerPC處理器通過(guò)PCI總線11與第一雙口 RAM 8、第一雙口 RAM 17進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第一雙口 RAM 8、第一雙口 RAM 17通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線9、16連接PCI接口電路，轉(zhuǎn)換成PCI總線11與PowerPC處理器10進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。PowerPC處理器10主要由PowerPC芯片外擴(kuò)SDRAM、Flash、NVRAM存儲(chǔ)器組成，通過(guò)PowerPC處理器10的DUART接口連接RS232模塊19轉(zhuǎn)換成RS232總線22，連接電腦用于調(diào)試及PowerPC燒程時(shí)狀態(tài)回顯，通過(guò)PowerPC模塊的以太網(wǎng)接口連接以太網(wǎng)模塊14擴(kuò)展以太網(wǎng)18，連接電腦的網(wǎng)口用于調(diào)試及PowerPC模塊程序錄入。第一微處理器6、第二微處理器21與PowerPC處理器之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第一微處理器6與PCI接口電路之間連接第一雙口 RAM 8作為數(shù)據(jù)傳輸緩沖器，第二微處理器21與PCI接口電路之間連接第二雙口 RAM 17作為數(shù)據(jù)傳輸緩沖器，使PCI總線與處理器之間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換成為可能，且極大地提高了數(shù)據(jù)交換的能力。第二微處理器21作為數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸控制器，將PowerPC處理器10處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)PCI總線與第二雙口 RAM 17進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，微處理器21將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過(guò)CAN總線30連接至上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊29進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，CAN接口電路由CAN控制器24、光耦隔離電路25以及CAN收發(fā)器28組成。本發(fā)明中各處理器分別描述如下
1)第一微處理器6與被監(jiān)控模塊I進(jìn)行通訊，直接監(jiān)控各個(gè)被監(jiān)控模塊，可通過(guò)CPLD擴(kuò)展離散量信號(hào)口，將離散量信號(hào)譯碼到微處理器的地址數(shù)據(jù)里，實(shí)現(xiàn)微處理器I直接控制被監(jiān)控模塊；
2)PowerPC處理器10是RISC嵌入式的理想基礎(chǔ)平臺(tái)，集成度高，有非常強(qiáng)的嵌入式表現(xiàn)，有優(yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量，具有超強(qiáng)的處理速度，處理能力強(qiáng)，它具有通用的處理器，又有嵌入式控制器和內(nèi)核，在高端的產(chǎn)品中運(yùn)用非常廣泛。利用PowerPC處理器作為數(shù)據(jù)傳輸中央處理器，將數(shù)據(jù)信息上傳處理，且可存儲(chǔ)記錄大量的故障狀態(tài)等信息，還可以通過(guò)PowerPC模塊擴(kuò)展以太網(wǎng)總線接口，RS232接口，USB接口等；
3)第二微處理器21作為數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸控制器，將PowerPC處理器處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)PCI總線與第二微處理器21進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第二微處理器21將數(shù)據(jù)處理并通過(guò)CAN總線進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。CAN總線是一種串行通信協(xié)議，具有較高的通信速率和較強(qiáng)的抗干擾能力，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，CAN總線協(xié)議已成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，具有高可靠和良好的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)能力。本發(fā)明采用雙余度設(shè)計(jì)，擴(kuò)展兩路CAN總線，提高可靠性，當(dāng)其中一路CAN總線損壞時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)卻換到另一路CAN總線，不影響數(shù)據(jù)的傳輸控制，通過(guò)CAN總線進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸,傳輸距離可達(dá)3 km IOkm ；
4)三個(gè)微處理器之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，微處理器與PCI總線之間連接高速雙口 RAM作為數(shù)據(jù)傳輸緩沖。微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線與雙口 RAM—端的數(shù)據(jù)地址總線相連，雙口 RAM另一端的數(shù)據(jù)地址總線與PCI接口電路的數(shù)據(jù)地址總線相連，這樣，微處理器將需傳送至PCI總線的數(shù)據(jù)先傳送到雙口 RAM中作為緩沖器，之后PCI接口電路再?gòu)碾p口 RAM另一端將數(shù)據(jù)讀??；相反，PCI總線將數(shù)據(jù)傳輸至微處理器時(shí)，先通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫p口 RAM中，微處理器再通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線將所需的數(shù)據(jù)從雙口 RAM的另一端讀取。本發(fā)明所述的一種基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于
a)數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)利用兩路雙余度的CAN總線與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，CAN總線是一種串行通信協(xié)議，具有較高的通信速率和較強(qiáng)的抗干擾能力，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、交通工具、醫(yī)療儀器、機(jī)械制造、樓宇控制、自動(dòng)化儀表等眾多領(lǐng)域。CAN總線協(xié)議已成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，具有高可靠和良好的錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)能力，采用雙余度的CAN總線體現(xiàn)了高可靠性，當(dāng)一路CAN總線損壞時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)卻換到另一路CAN總線，不影響數(shù)據(jù)的傳輸控制，CAN總線的傳輸距離可達(dá)3 km 10km，可實(shí)現(xiàn)較寬范圍的遠(yuǎn)程控制，還可以增加中繼器實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離；
b)三個(gè)微處理器之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，微處理器與PCI總線之間連接高速雙口 RAM作為數(shù)據(jù)傳輸緩沖。當(dāng)處理器之間大量的數(shù)據(jù)通過(guò)PCI總線直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的數(shù)據(jù)堵塞現(xiàn)象，通過(guò)雙口 RAM能有效的解決數(shù)據(jù)堵塞問(wèn)題，提高處理速度和傳輸能力，而且利用雙口 RAM還能解決時(shí)鐘不同步問(wèn)題，為電路設(shè)計(jì)省了不少麻煩；微處理器將需傳送至PCI總線的數(shù)據(jù)先傳送到雙口 RAM中作為緩沖器，之后PCI接口電路再?gòu)碾p口 RAM另一端將數(shù)據(jù)讀?。幌喾?，PCI總線將數(shù)據(jù)傳輸至微處理器時(shí)，先通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫p口 RAM中，微處理器再通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線將所需的數(shù)據(jù)從雙口 RAM的另一端讀取。c) PowerPC處理器作為中央處理器，PowerPC處理器是RISC嵌入式的理想基礎(chǔ)平臺(tái)，集成度高，有非常強(qiáng)的嵌入式表現(xiàn)，有優(yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量，具有超強(qiáng)的處理速度，處理能力強(qiáng)，它具有通用的處理器，又有嵌入式控制器和內(nèi)核，在高端的產(chǎn)品中運(yùn)用非常廣泛。本發(fā)明中各模塊均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，PowerPC處理器的型號(hào)為MPC8245，第一微處理器的型號(hào)為TMS320F2812，第二微處理器的型號(hào)為 SMJ320F240。
權(quán)利要求
1.一種基于雙口 RAM的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括與被監(jiān)控模塊連接的第一微處理器；其特征在于該系統(tǒng)還包括PowerPC處理器和第二微處理器，第一微處理器、第二微處理器和PowerPC處理器之間通過(guò)PCI總線接口連接，第二微處理器通過(guò)CAN總線與上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊連接，第一微處理器、第二微處理器與PCI總線接口之間連接雙口 RAM。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一微處理器通過(guò)第一雙口 RAM與PCI接口電路連接，PCI接口電路通過(guò)PCI總線與PowerPC處理器連接，PCI接口電路還通過(guò)第二雙口 RAM與第二微處理器連接。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于第一微處理器通過(guò)內(nèi)部RS485或內(nèi)部CAN總線與多個(gè)被監(jiān)控模塊連接，所述多個(gè)被監(jiān)控模塊通過(guò)離散量信號(hào)線與CPLD模塊連接，所述CPLD模塊與第一微處理器連接。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于第二微處理器通過(guò)CAN接口電路與上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊連接，CAN接口電路由CAN控制器、光耦隔離電路以及CAN收發(fā)器組成。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于第二微處理器分別于兩個(gè)CAN控制器連接，該兩個(gè)CAN控制器通過(guò)光電隔離模塊分別與兩個(gè)CAN收發(fā)器連接，所述兩個(gè)CAN收發(fā)器通過(guò)CAN總線與上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊連接。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于PowerPC處理器與以太網(wǎng)接口和RS232接口連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括PowerPC處理器和第二微處理器，第一微處理器、第二微處理器和PowerPC處理器之間通過(guò)PCI總線接口連接，第二微處理器通過(guò)CAN總線與上位機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊連接，第一微處理器、第二微處理器與PCI總線接口之間連接雙口RAM。本發(fā)明中，各個(gè)處理器分工明確，處理速度快，處理能力強(qiáng)，解決了單一處理器處理能力不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多處理器之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大提高了處理器之間的處理能力和傳輸速度。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103064360SQ20121045844
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者謝金雄 申請(qǐng)人:上海航空電器有限公司