專利名稱：電子測量及控制模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量控制裝置領域，詳細地講是電子測量及控制模塊。
背景技術：
眾所周知在測量控制領域，電子測控裝置廣泛采用的是Sbit 16bit數據寬度， 定點運算單元CPU作為測控裝置的核心。由于CPU運算能力限制，不可能進行高速、高精度的數據運算。為了提高數據運算精度，一般采用浮點運算，定點CPU如果要進行浮點運算， 就很容易產生溢出，這時，要么不斷地移位定標，要么作截尾。要耗費大量的程序空間和CPU 執行時間。同時CPU不但要完成數據計算工作，還要擔負事務性管理工作，又消耗掉很多 CPU執行時間，因此當前測量控制裝置數據采集頻率一般最高為20HZ。另外，測量控制裝置采集的數據要傳送到上位機(PC機)，對數據做進一步處理。一般采用的通訊口絕大部分為 RS232串行接口，稍好一點為USB1. 1通訊口，這樣就限制了數據傳輸速率與準確率。RS232 串口是一種較常用的端口，因為其結構簡單，使用方便，編程容易被大家廣泛采用。但其最高通訊速率為201A/S，并且無錯誤校驗功能，它就是一種低速率串行通訊，數據傳輸的誤碼率受電磁環境影響極大，可能造成大量的數據傳輸錯誤。USB1. 1雖然有傳輸數據糾錯功能，但其傳輸速率為12Mbps即1. 5M/秒。
發明內容
本發明的目的就在于克服現有技術不足，提供一種高速、高精度的電子測量及控制模塊。本發明采用如下技術解決方案一種電子測量及控制模塊，包括CPU模塊，其特征是，CPU模塊與另一 CPU模塊之間通過高速雙口 RAM模塊連接，CPU模塊與RAM模塊、ROM模塊、D/A模塊、A/D模塊、BUS接口模塊之間利用16 32bit并行數據線連接 ’另一 CPU模塊與另一 RAM模塊、另一 ROM模塊、高數計數器、串行接口模塊、以太網模塊、高速USB2. 0模塊之間利用16bit并行數據總線連接；CPU模塊觸發A/D模塊，將外部輸入的模擬量轉換為數字量，然后CPU模塊發送讀命令，讀取A/D模塊中的數字量，并存入RAM模塊中，按照相應的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數據，有效數據一方面通過高速雙口 RAM模塊送往另一 CPU模塊，另一方面，CPU模塊根據控制命令，經PID運算，運算結果送至D/A模塊，輸出模擬信號，控制外部機械設備；另一CPU模塊得到有效數據，分別送到高速 USB2. 0模塊、串行接口模塊發送至外部PC機或其它利用數據的設備，另一 CPU模塊根據網絡傳輸協議按照規定的數據格式發送數據至以太網接口模塊，同時另一 CPU模塊讀取高速計數器中的數據通過雙口 RAM模塊送往CPU模塊參加運算。本發明的有益效果是，由于減少了定標、移位和溢出檢查，擴大了動態范圍，提高了運算精度，還大大節省了運算時間和存儲空間，浮點運算用硬件來實現，可以在單周期內完成，這一優點在實現高精度復雜算法時尤為突出，為復雜算法的實時處理提供了保證。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明裝置的原理方框圖。圖中 1. CPU模塊，2.高速雙口 RAM模塊，3. CPU模塊，4. RAM模塊，5. ROM模塊，6. D/A模塊，7.輸出接口，8. A/D模塊，9. BUS接口模塊，10.高速USB2. 0模塊，11. USB接口， 12.以太網模塊，13.網絡接口，14.串行接口模塊，15.數據接口，16.高數計數器，17.正交信號接口，18. ROM模塊，19. RAM模塊。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，以助于理解本發明的內容。如圖1所示，本發明CPU模塊3與另一 CPU模塊1之間通過高速雙口 RAM模塊2 連接，達到CPU模塊之間高速數據傳輸的目的。CPU模塊3與RAM模塊4、ROM模塊5、D/A 模塊6、A/D模塊8、BUS接口模塊9之間利用16 32bit并行數據線連接；另一 CPU模塊1與另一 RAM模塊19、另一 ROM模塊18、高數計數器16、高可靠性串行接口模塊14、以太網模塊 12、高速USB2. 0模塊10之間利用16bit并行數據總線連接，高速USB2. 0模塊10連有USB 接口 11，高數計數器16、串行接口模塊14及以太網模塊12分別連有正交信號接口 17、數據接口 15、網絡接口 13;CPU模塊3觸發A/D模塊8 (模擬數字轉換模塊)，啟動轉化功能，將外部輸入的模擬量轉換為數字量，然后CPU模塊3發送讀命令，讀取A/D模塊8 (模擬數字轉換模塊)中的數字量，并存入RAM模塊4中，按照相應的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數據，有效數據一方面通過高速雙口 RAM模塊2送往另一 CPU模塊1，另一方面，CPU模塊3根據控制命令，經PID運算，運算結果送至D/A模塊6 (數字模擬轉換器)， D/A模塊6連接有輸出接口 7，輸出模擬信號，控制外部機械設備；另一 CPU模塊1得到有效數據，分別送到高速USB2. 0模塊10、高可靠性串行接口模塊14發送至外部PC機或其它利用數據的設備，另一 CPU模塊1根據網絡傳輸協議按照規定的數據格式發送數據至以太網接口模塊12，同時另一 CPU模塊1讀取高速計數器16中的數據通過雙口 RAM模塊2送往 CPU模塊3參加運算。本發明采用雙32bit CPU技術，其中CPU模塊3專門工作于高速、高精度浮點數據運算狀態，另一 CPU模塊1提供通訊、命令傳輸功能。采用雙CPU協調工作模式，優化了測量與控制核心模塊數據運算任務，各個任務工作時間得到合理安排。CPU模塊3為浮點運算方式，32bit浮點運算DSP的動態范圍可以作到1536dB，由于減少了定標、移位和溢出檢查， 擴大了動態范圍，提高了運算精度，還大大節省了運算時間和存儲空間。浮點運算用硬件來實現，可以在單周期內完成。這一優點在實現高精度復雜算法時尤為突出，為復雜算法的實時處理提供了保證。因此該測量與控制核心模塊采集頻率可達到lkHZ。測試與控制核心模塊與外部設備通訊采用多種數據傳輸方式，包括高可靠性串行接口模塊14、以太網模塊 12、高速USB2.0模塊10。可利用多種手段將采集的有效數據傳輸到外部設備，方便數據共享，其中高速USB2. 0的最高傳輸速率為480MBPS即60MB/s。
權利要求
1. 一種電子測量及控制模塊，包括CPU模塊，其特征是CPU模塊與另一 CPU模塊之間通過高速雙口 RAM模塊連接，CPU模塊與RAM模塊、ROM模塊、D/A模塊、A/D模塊、BUS接口模塊之間利用16 32bit并行數據線連接；另一 CPU模塊與另一 RAM模塊、另一 ROM模塊、 高數計數器、串行接口模塊、以太網模塊、高速USB2.0模塊之間利用16bit并行數據總線連接；CPU模塊觸發A/D模塊，將外部輸入的模擬量轉換為數字量，然后CPU模塊發送讀命令， 讀取A/D模塊中的數字量，并存入RAM模塊中，按照相應的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數據，有效數據一方面通過高速雙口 RAM模塊送往另一 CPU模塊，另一方面，CPU模塊根據控制命令，經PID運算，運算結果送至D/A模塊，輸出模擬信號，控制外部機械設備；另一CPU模塊得到有效數據，分別送到高速USB2. 0模塊、串行接口模塊發送至外部PC機或其它利用數據的設備，另一 CPU模塊根據網絡傳輸協議按照規定的數據格式發送數據至以太網接口模塊，同時另一 CPU模塊讀取高速計數器中的數據通過雙口 RAM模塊送往CPU模塊參加運算。
全文摘要
本發明涉及一種電子測量及控制模塊，屬于測量控制裝置領域。包括CPU模塊，CPU模塊觸發A/D模塊，將外部輸入的模擬量轉換為數字量，然后CPU模塊發送讀命令，讀取A/D模塊中的數字量，并存入RAM模塊中，按照相應的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數據，有效數據一方面通過高速雙口RAM模塊送往另一CPU模塊，另一方面，CPU模塊根據控制命令，經PID運算，運算結果送至D/A模塊，輸出模擬信號，控制外部機械設備；另一CPU模塊得到有效數據，分別送到高速USB2.0模塊、串行接口模塊發送至外部PC機或其它利用數據的設備，另一CPU模塊根據網絡傳輸協議按照規定的數據格式發送數據至以太網接口模塊，同時另一CPU模塊讀取高速計數器中的數據通過雙口RAM模塊送往CPU模塊參加運算。
文檔編號G05B19/042GK102298342SQ20111007545
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者陶英斌 申請人:陶英斌