專利名稱：一種基于雙口ram的數據傳輸遠程控制系統的制作方法
技術領域：
本發明是一種基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統，它可用于航空、工業自動化、交通工具、醫療儀器、機械制造、樓宇控制、自動化儀表等領域。
背景技術：
隨著科學技術的不斷發展，遠程控制在航空、工業自動化、醫療儀器、樓宇控制、智能家居等已經廣泛應用，已經成為人們生活中不可缺少的部分。然而，多處理器之間的數據傳輸遠程控制是當今技術的一個難點。PCI總線是一種具有多路地址線和數據線的高性能的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構應用。PCI局部總線支持64位數據傳輸、多總線主控和線性突發方式，其數據傳輸速率為132MB/S，這給其發展提供了有利條件。另一推動PCI總線發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構造系統機、工作站、外圍設備及板卡，其性能優越，處理能力、傳輸速度都很高。可見PCI總線成功地滿足工作要求，可實現多處理器之間數據高速傳輸交換。由于PCI總線處理能力強，傳輸速度快，因此處理器通過PCI總線進行數據傳輸時，往往會引起數據沖突堵塞現象，使得處理器之間通過PCI總線傳輸數據的速度大大降低，而且會引起數據丟失。基于上述問題，本發明提出一種基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統，優點在于實現多處理器之間通過PCI總線進行數據交換，大大提高了處理器之間的處理能力和傳輸速度。該處理方法是運用高速雙口 RAM連接于處理器與PCI總線之間作為數據傳輸緩沖，提高數據傳輸能力，并且有效地解決數據沖突而引起的數據丟失，實現數據傳輸的遠程控制，并且提高數據傳輸遠程控制的實時性。數據傳輸遠程控制系統用于航空領域、工業自動化、交通工具、醫療儀器、機械制造、樓宇控制、自動化儀表等眾多領域，因此，數據傳輸遠程控制是未來發展的一個趨勢。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統，實現多處理器之間通過PCI總線進行數據交換，大大提高了處理器之間的處理能力和傳輸速度。為達到上述目的，本發明是通過以下的技術方案實現的一種基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統，包括與被監控模塊連接的第一微處理器，用于直接監控各個被監控模塊；其特征在于該系統還包括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PCI總線接口連接，所述PowerPC處理器為數據傳輸中央處理器，對經PCI總線上傳的數據信息進行處理；第一微處理器、第二微處理器和PowerPC處理器之間通過PCI總線進行數據交換，第二微處理器通過CAN總線與上位機遠程控制模塊連接進行遠程傳輸，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作為數據傳輸緩沖。
所述第一微處理器通過第一雙口 RAM與PCI接口電路連接，PCI接口電路通過PCI總線與PowerPC處理器連接，PCI接口電路還通過第二雙口 RAM與第二微處理器連接。第一微處理器通過內部RS485或內部CAN總線與多個被監控模塊連接，所述多個被監控模塊通過離散量信號線與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CAN接口電路與上位機遠程控制模塊連接，CAN接口電路由CAN控制器、光耦隔離電路以及CAN收發器組成。其中，第二微處理器分別于兩個CAN控制器連接，該兩個CAN控制器通過光電隔離模塊分別與兩個CAN收發器連接，所述兩個CAN收發器通過CAN總線與上位機遠程控制模塊連接。PowerPC處理器與以太網接口和RS232接口連接。本發明的優點在于各個處理器分工明確，處理速度快，處理能力強，解決了單一處理器處理能力不足的問題；運用PowerPC處理器作為中央處理器，PowerPC處理器具有集成度高，有非常強的嵌入式表現，有優異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量，具有超強的處理速度，處理能力強等諸多優點；運用PCI總線作為三個處理器之間數據交換的橋梁，PCI總線是一種具有多路地址線和數據線的高性能的32/64位總線，其性能優越，處理能力、傳輸速度都很高，可實現多處理器之間數據高速傳輸交換；運用CAN總線進行遠程傳輸控制，CAN總線具有較高的通信速率和較強的抗干擾能力，具有高可靠和良好的錯誤監測能力，且可實現較遠的傳輸距離，可達3 km 10km。外圍控制模塊將各個控制狀態指令傳輸給微處理器，進行數據控制管理，數據經過雙口 RAM緩沖后通過PCI總線上傳到PowerPC模塊電路進行數據處理，然后通過PCI總線上傳到雙口 RAM緩沖后通過CAN模塊，CAN模塊由DSP、CAN控制器、光耦隔離、CAN收發器組成，CAN模塊設計兩路CAN總線，體現了雙余度設計，通過CAN總線進行遠程傳輸。
以下將結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。圖1是本發明的一種基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統整體功能框圖。
具體實施例方式如圖1所示，為本發明的基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統整體功能框圖，包括被監控模塊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收發器28。第一微處理器6為系統的主控模塊，CPLD模塊4通過數據地址總線、10離散量信號、讀寫使能信號外部地址片選信號5與第一微處理器6進行數據交換，CPLD模塊4可與多個離散量控制模塊進行數據交換，如電源電壓有無、門的開關狀態、燈的開關狀態等離散量信號可通過離散量信號線2與CPLD模塊4進行數據交換，CPLD模塊4將采集到的離散量信號狀態經CPLD邏輯進行地址譯碼，存入外擴地址中，本發明采用DSP2812作為第一微處理器6，每個地址寬度為16位，可存16個離散量數據，而DSP2812可擴展的外部地址空間> 1M,可存儲大量的尚散量信號。第一微處理器6可通過內部RS485、內部CAN總線3與多個被監控模塊I進行通信，被監控模塊I可為智能開關、工業自動化儀器、醫療儀器、機械儀器、樓宇控制、航空自動化控制等。第一微處理器6通過數據地址總線7與第一雙口 RAM 8進行數據交換，第一雙口RAM 8與PCI接口電路12之間通過數據地址總線9進行數據交換，第二雙口 RAM 8作為微處理器與PCI總線之間數據傳輸的緩沖器件，用于避免數據傳輸沖突。PowerPC處理器10為該系統的中央處理器，集成度高，具有超強的處理能力和處理速度，PowerPC處理器通過PCI總線11與第一雙口 RAM 8、第一雙口 RAM 17進行數據交換，第一雙口 RAM 8、第一雙口 RAM 17通過數據地址總線9、16連接PCI接口電路，轉換成PCI總線11與PowerPC處理器10進行數據交換。PowerPC處理器10主要由PowerPC芯片外擴SDRAM、Flash、NVRAM存儲器組成，通過PowerPC處理器10的DUART接口連接RS232模塊19轉換成RS232總線22，連接電腦用于調試及PowerPC燒程時狀態回顯，通過PowerPC模塊的以太網接口連接以太網模塊14擴展以太網18，連接電腦的網口用于調試及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PCI總線進行數據交換，第一微處理器6與PCI接口電路之間連接第一雙口 RAM 8作為數據傳輸緩沖器，第二微處理器21與PCI接口電路之間連接第二雙口 RAM 17作為數據傳輸緩沖器，使PCI總線與處理器之間進行高速數據交換成為可能，且極大地提高了數據交換的能力。第二微處理器21作為數據遠程傳輸控制器，將PowerPC處理器10處理后的數據經PCI總線與第二雙口 RAM 17進行數據交換，微處理器21將數據進行處理并通過CAN總線30連接至上位機遠程控制模塊29進行遠程傳輸，CAN接口電路由CAN控制器24、光耦隔離電路25以及CAN收發器28組成。本發明中各處理器分別描述如下
1)第一微處理器6與被監控模塊I進行通訊，直接監控各個被監控模塊，可通過CPLD擴展離散量信號口，將離散量信號譯碼到微處理器的地址數據里，實現微處理器I直接控制被監控模塊；
2)PowerPC處理器10是RISC嵌入式的理想基礎平臺，集成度高，有非常強的嵌入式表現，有優異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量，具有超強的處理速度，處理能力強，它具有通用的處理器，又有嵌入式控制器和內核，在高端的產品中運用非常廣泛。利用PowerPC處理器作為數據傳輸中央處理器，將數據信息上傳處理，且可存儲記錄大量的故障狀態等信息，還可以通過PowerPC模塊擴展以太網總線接口，RS232接口，USB接口等；
3)第二微處理器21作為數據遠程傳輸控制器，將PowerPC處理器處理后的數據經PCI總線與第二微處理器21進行數據交換，第二微處理器21將數據處理并通過CAN總線進行遠程傳輸。CAN總線是一種串行通信協議，具有較高的通信速率和較強的抗干擾能力，現已被廣泛地應用于眾多領域，CAN總線協議已成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線，具有高可靠和良好的錯誤監測能力。本發明采用雙余度設計，擴展兩路CAN總線，提高可靠性，當其中一路CAN總線損壞時，系統可自動卻換到另一路CAN總線，不影響數據的傳輸控制，通過CAN總線進行遠程傳輸,傳輸距離可達3 km IOkm ；
4)三個微處理器之間通過PCI總線進行數據交換，微處理器與PCI總線之間連接高速雙口 RAM作為數據傳輸緩沖。微處理器通過數據地址總線與雙口 RAM—端的數據地址總線相連，雙口 RAM另一端的數據地址總線與PCI接口電路的數據地址總線相連，這樣，微處理器將需傳送至PCI總線的數據先傳送到雙口 RAM中作為緩沖器，之后PCI接口電路再從雙口 RAM另一端將數據讀取；相反，PCI總線將數據傳輸至微處理器時，先通過數據地址總線將數據傳輸到雙口 RAM中，微處理器再通過數據地址總線將所需的數據從雙口 RAM的另一端讀取。本發明所述的一種基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統，其特征在于
a)數據傳輸遠程控制系統利用兩路雙余度的CAN總線與上位機進行數據交換，CAN總線是一種串行通信協議，具有較高的通信速率和較強的抗干擾能力，現已被廣泛地應用于工業自動化、交通工具、醫療儀器、機械制造、樓宇控制、自動化儀表等眾多領域。CAN總線協議已成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線，具有高可靠和良好的錯誤監測能力，采用雙余度的CAN總線體現了高可靠性，當一路CAN總線損壞時，系統可自動卻換到另一路CAN總線，不影響數據的傳輸控制，CAN總線的傳輸距離可達3 km 10km，可實現較寬范圍的遠程控制，還可以增加中繼器實現更遠的傳輸距離；
b)三個微處理器之間通過PCI總線進行數據交換，微處理器與PCI總線之間連接高速雙口 RAM作為數據傳輸緩沖。當處理器之間大量的數據通過PCI總線直接進行數據交換時，會出現嚴重的數據堵塞現象，通過雙口 RAM能有效的解決數據堵塞問題，提高處理速度和傳輸能力，而且利用雙口 RAM還能解決時鐘不同步問題，為電路設計省了不少麻煩；微處理器將需傳送至PCI總線的數據先傳送到雙口 RAM中作為緩沖器，之后PCI接口電路再從雙口 RAM另一端將數據讀取；相反，PCI總線將數據傳輸至微處理器時，先通過數據地址總線將數據傳輸到雙口 RAM中，微處理器再通過數據地址總線將所需的數據從雙口 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嵌入式的理想基礎平臺，集成度高，有非常強的嵌入式表現，有優異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量，具有超強的處理速度，處理能力強，它具有通用的處理器，又有嵌入式控制器和內核，在高端的產品中運用非常廣泛。本發明中各模塊均為現有技術，在此不再贅述，根據本發明的具體實施例，PowerPC處理器的型號為MPC8245，第一微處理器的型號為TMS320F2812，第二微處理器的型號為 SMJ320F240。
權利要求
1.一種基于雙口 RAM的數據傳輸遠程控制系統，包括與被監控模塊連接的第一微處理器；其特征在于該系統還包括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PCI總線接口連接，第二微處理器通過CAN總線與上位機遠程控制模塊連接，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.如權利要求1所述的數據傳輸遠程控制系統，其特征在于所述第一微處理器通過第一雙口 RAM與PCI接口電路連接，PCI接口電路通過PCI總線與PowerPC處理器連接，PCI接口電路還通過第二雙口 RAM與第二微處理器連接。
3.如權利要求1所述的數據傳輸遠程控制系統，其特征在于第一微處理器通過內部RS485或內部CAN總線與多個被監控模塊連接，所述多個被監控模塊通過離散量信號線與CPLD模塊連接，所述CPLD模塊與第一微處理器連接。
4.如權利要求1所述的數據傳輸遠程控制系統，其特征在于第二微處理器通過CAN接口電路與上位機遠程控制模塊連接，CAN接口電路由CAN控制器、光耦隔離電路以及CAN收發器組成。
5.如權利要求4所述的數據傳輸遠程控制系統，其特征在于第二微處理器分別于兩個CAN控制器連接，該兩個CAN控制器通過光電隔離模塊分別與兩個CAN收發器連接，所述兩個CAN收發器通過CAN總線與上位機遠程控制模塊連接。
6.如權利要求1所述的數據傳輸遠程控制系統，其特征在于PowerPC處理器與以太網接口和RS232接口連接。
全文摘要
本發明公開了一種數據傳輸遠程控制系統，該系統還包括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PCI總線接口連接，第二微處理器通過CAN總線與上位機遠程控制模塊連接，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。本發明中，各個處理器分工明確，處理速度快，處理能力強，解決了單一處理器處理能力不足的問題，實現多處理器之間通過PCI總線進行數據交換，大大提高了處理器之間的處理能力和傳輸速度。
文檔編號G05B19/418GK103064360SQ20121045844
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者謝金雄 申請人:上海航空電器有限公司