专利名称：一种可编程控制器的核心单元及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种可编程控制器的核心单元，以及这种可编程控制器的核 心单元的使用方法。
背景技术：
目前，市场上的可编程控制器的核心单元主要是使用8位或16位CPU, 只能完成简单的逻辑控制功能，主要是以开关量控制为主进行的逻辑顺序控 制，缺点是运算能力差、存储容量小、不能进行模拟量控制、通信能力弱、不 能自定义功能块、环境适应能力差。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种运算能 力强大、存储量大、可以进行模拟量控制、通信能力强、用户可自定义功能 块、环境适应能力强的可编程控制器的核心单元及其使用方法。
本发明的技术方案是这种可编程控制器的核心单元，包括与CPU
(Central Processing Unit，中央处理器)的输入端连接的电源电路、晶振电路， 以及与CPU的输入端和输出端均连接的SRAM (Static Random Access Memery，静态随机存储器)、FLASH (闪存)、SPI FLASH (Serial Peripheral Interface Flash, SPI接口的闪存)，其中CPU是32位的，并且其输入端和输 出端均与JTAG (Joint Test Action Group,联合测试行动小组)调试器相连， 晶振电路是16MHz。
本发明的另一技术方案是 一种可编程控制器的核心单元的使用方法， 该方法包括下列步骤(1)初始化过程，即将预定的参数加载到各个相应部 分；(2)监视过程，即检查看门狗定时器是否溢出；(3)执行任务过程；(4) 10 (InputOutput，输入输出)扫描过程；(5)执行中断过程。
因为CPU是32位的，并且其输入端和输出端均与JTAG(Joint Test Action
Group,联合测试行动小组)调试器相连，JTAG是一种国际标准测试协议(IEEE 1149. 1兼容)，主要用于芯片内部测试，所以实现了模拟控制和逻辑控制，从 而这种可编程控制器的核心单元运算能力强大、存储量大、可以进行模拟量 控制、通信能力强、环境适应能力强。
又因为采用了具有中断的使用方法，所以用户可自定义功能块。
图1是本发明的可编程控制器的核心单元的结构示意图； 图2是本发明的可编程控制器的核心单元的电路方框图； 图3a是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的初始化程序的流 程图3b是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的看门狗监视程序 的流程图3c是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的主程序的流程
图3d是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的10扫描程序的 流程图3e是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的中断服务程序的
流程图。
具体实施例方式
下面参照附图，将详细叙述本发明的具体实施方式
。
图1是本发明的可编程控制器的核心单元的结构示意图，图2是本发明 的可编程控制器的核心单元的电路方框图。这种可编程控制器的核心单元， 包括与CPU (Central Processing Unit，中央处理器)的输入端连接的电源电路、 晶振电路，以及与CPU的输入端和输出端均连接的SRAM (Static Random Access Memery，静态随机存储器)、FLASH (闪存)、SPI FLASH (Serial Peripheral Interface Flash, SPI接口的闪存)，其中CPU是32位的，并且其输 入端和输出端均与JTAG (Joint Test Action Group,联合测试行动小组)调试 器相连，晶振电路是16MHz。其中CPU采用ARM7TDMI内核，32MHz主 频、30MIPS、 3级流水线深度、8K内部RAM;程序FLASH容量为16Mbits /2MByte、并行操作；数据FLASH容量为32Mbit/4Mbyte、串行操作、SPI接 口 ； SRAM采用异步静态RAM、容量为2Mbit/512Kbyte;电源电路通过9V AC 输入供电，输入电流典型值为120mA，最大200mA; JTAG (Joint Test Action Group,联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议(IEEE1149.1兼容)， 主要用于芯片内部测试。
更进一步地，所述CPU的输入端和输出端均与FRAM (Ferroelectric
Random Access Memery，铁电随机存储器)相连。FRAM的优点是掉电保存
期为十年以上而无需后备电池。
更进一步地，这种核心单元还包括与CPU的输入端相连的复位电路，其 可实现NRST复位和看门狗复位。
图3a是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的初始化程序的流 程图；图3b是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的看门狗监视程 序的流程图；图3c是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的主程序 的流程图；图3d是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的IO扫描 程序的流程图；图3e是本发明的可编程控制器的核心单元的使用方法的中断 服务程序的流程图。可编程控制器的核心单元的使用方法，该方法包括下列 步骤(1)初始化过程，即将预定的参数加载到各个相应部分；(2)监视过 程，即检査看门狗定时器是否溢出；(3)执行任务过程；(4) IO扫描过程； (5)执行中断过程。所述步骤(1)包括以下分步骤(1.1)将中断向量表
初始化；(1. 2)将SRAM、 FLASH、 SPI FLASH、 FRAM的地址均设定初始 值；(1.3)将看门狗定时器复位到预先设定的时间，即2秒；(1.4)将外围 的接口电路初始化。所述步骤(2)包括以下分步骤(2.1)检查看门狗定时 器是否溢出；(2.2)如果(2. 1)溢出，将看门狗定时器复位并重新启动计数， 然后执行步骤(1); (2.3)如果(2.1)没有溢出，执行步骤(3)。所述步骤 (3)包括以下分步骤(3.1)预先设定任务过程所需的变量和结构；(3.2)执 行任务；(3.3)初始化自定义功能块(经过这个步骤，用户可以根据需要定义 自己的特殊功能块，而传统PLC是不能由用户自由定义功能块的)；(3.4)开 始任务切换和调度，即高优先级的任务先执行，低优先级的任务后执行。所 述步骤(4)包括以下分步骤(4. l)检査IO扫描事件标志；(4.2)如果工0扫 描事件标志有效，执行IO扫描程序；(4.3)如果I0扫描事件标志无效，执行 步骤(3)。所述步骤(5)包括以下分步骤(5.1)检査中断信号是否来到； (5.2)如果中断信号来到，执行中断；(5.3)如果中断信号没有来到，执行步 骤(3)。
启动程序完成系统硬件初始化工作，同时可以提供后面所述核心软件的
升级服务，操作系统即uC/os-n，负责系统多任务的调度，plc系统程序即
S32—PLC程序，提供PLC的存储器管理、中断管理、通信管理、IO扫描等系 统服务，运行时系统即OpenPCS运行时系统(OpenPCS Run Time System), 负责对PLC应用软件的解释和运行管理，驱动程序负责驱动10硬件电路和通 信硬件电路，应用软件符合IEC61131-3标准，支持C语言，支持LD、 FBD、 IL、 ST、 SFC5种编程语言，完成具体的控制任务
虽然为了示意目的已经描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技 术人员可以理解在不脱离权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况 下，可以作各种修改、增加和替代。
权利要求
1、一种可编程控制器的核心单元，包括与CPU的输入端连接的电源电路、晶振电路，以及与CPU的输入端和输出端均连接的SRAM、FLASH、SPI FLASH，其特征在于CPU是32位的，并且其输入端和输出端均与JTAG调试器相连，晶振电路是16MHz。
2、 根据权利要求1所述的可编程控制器的核心单元，其特征在于所述 CPU的输入端和输出端均与FRAM相连。
3、 根据权利要求1或2所述的可编程控制器的核心单元，其特征在于还 包括与CPU的输入端相连的复位电路。
4、 一种可编程控制器的核心单元的使用方法，该方法包括下列步骤(1) 初始化过程，即将预定的参数加载到各个相应部分；(2) 监视过程，即检查看门狗定时器是否溢出；(3) 执行任务过程；(4) IO扫描过程；(5) 执行中断过程。
5、 根据权利要求4所述的可编程控制器的核心单元的使用方法，其特征在于所述步骤(O包括以下分步骤-(1.1) 将中断向量表初始化；(1.2) 将SRAM、 FLASH、 SPIFLASH、 FRAM的地址均设定初始值；(1.3) 将看门狗定时器复位到预先设定的时间，即2秒；(1.4) 将外围的接口电路初始化。
6、 根据权利要求4所述的可编程控制器的核心单元的使用方法，其特征在于所述步骤(2)包括以下分步骤(2.1) 检查看门狗定时器是否溢出；(2.2) 如果(2.1)溢出，将看门狗定时器复位并重新启动计数，然后执 行步骤(1); (2.3) 如果(2.1)没有溢出，执行步骤(3)。
7、 根据权利要求4所述的可编程控制器的核心单元的使用方法，其特征在于所述步骤(3)包括以下分步骤 (3. l)预先设定任务过程所需的变量和结构；(3.2) 执行任务；(3. 3)初始化自定义功能块；(3.4) 开始任务切换和调度，即高优先级的任务先执行，低优先级的任务后执行。
8、 根据权利要求4所述的可编程控制器的核心单元的使用方法，其特征在于所述步骤(4)包括以下分步骤 (4. l)检査IO扫描事件标志；(4. 2)如果10扫描事件标志有效，执行10扫描程序；(4.3) 如果I0扫描事件标志无效，执行步骤(3)。
9、 根据权利要求4所述的可编程控制器的核心单元的使用方法，其特征在于所述步骤(5)包括以下分步骤(5.1) 检查中断信号是否来到；(5.2) 如果中断信号来到，执行中断；(5.3) 如果中断信号没有来到，执行步骤(3)。
全文摘要
本发明公开了一种可编程控制器的核心单元及其使用方法。这种可编程控制器的核心单元，包括与CPU的输入端连接的电源电路、晶振电路，以及与CPU的输入端和输出端均连接的SRAM、FLASH、SPI FLASH，其中CPU是32位的，并且其输入端和输出端均与JTAG调试器相连，晶振电路是16MHz。使用方法包括下列步骤(1)初始化过程，即将预定的参数加载到各个相应部分；(2)监视过程，即检查看门狗定时器是否溢出；(3)执行任务过程；(4)IO扫描过程；(5)执行中断过程。这种可编程控制器的核心单元运算能力强大、存储量大、可以进行模拟量控制、通信能力强、环境适应能力强、用户可自定义功能块。
文档编号G05B19/05GK101169637SQ20071019650
公开日2008年4月30日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者凌 俞, 庄贵林 申请人:北京安控自动化股份有限公司