一种片上控制模块的制作方法

本发明涉及工业控制领域，特别涉及一种片上控制模块。

背景技术：

自动化控制系统覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等的各个方面，应用非常广泛，在国民经济建设各行各业的运行过程中发挥着不可替代的作用。现代自动化的发展水平，已成为一个国家科技水平和综合国力的重要体现。当前，我国工业正处在高速增长阶段，特别是对控制系统的需求增长十分迅速，基于微电子的中、大型控制系统技术取得了显著的进展，国内国际在集散控制系统、可编程逻辑控制器等控制系统产业上也有了蓬勃的发展。尽管dcs和plc的应用已经相对成熟，但其较高的价格和复杂的系统结构、较高的技术门槛还是让一部分中小型企业使用者望而却步。另一方面，自动化控制不仅应用在工业方面，还广泛应用于汽车、交通、医疗等各方面，汽车中的仪表与刹车系统、马路上的红绿灯、污水处理系统、电梯控制系统等等，无一不使用到自动化控制系统。随着自动控制技术从单纯的面向工业生产到向汽车、交通、医疗、安防、日常生活的全面应用，集成度更高、更为简单易用的核心控制模块和控制技术也成为摆在我国自动化工业界和学术界的迫切任务。在现有的标准化软硬件定义的基础上，应用超大规模集成电路技术，研究集成控制功能的单一芯片，推动自动化领域发展。小型化，接口定义方便，成本低廉的控制模块化，可以方便的应用于从小型温度、电源开关控制，到上万点，甚至数十万点的超大规模控制系统。不仅可以改变控制系统设计门类繁杂、产品五花八门，技术门槛高，软硬件设备成本高昂的问题，将自动化最大限度的应用到民众生活的方方面面和国民经济的各个行业。与此同时，将不同门类的自动化设备和系统，集成到数量有限的平台上，可以推动我国自动化产业发展。工业控制技术、工业通讯技术、集成芯片制造技术等几个方向技术在国内外的成熟发展，使得将复杂控制功能集成到微小的芯片中的目标在技术基础方面已充分可行。尽管自动化技术与ic设计制造技术都已相对成熟，但无论在国际还是国内，真正将两者结合起来的技术却还是完全空白，特此开发了一种片上控制模块。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术中出现的问题，提供一种片上控制模块，该模块将符合工业控制标准的控制输入、控制输出、工业控制通信、控制运算等技术模块集成，能够降低控制系统设计、制造、维护的成本与技术门槛，使自动化技术有更广泛的应用与发展。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种片上控制模块，包括输入模块、输出模块、片上控制运算模块、设备通信模块和主控模块所述的主控模块分别连接输入模块、输出模块、片上控制运算模块和设备通信模块，用于管理运用片上硬资源，实现与pc端软件交互通信，管理调度用户组态程序，处理输入输出，提供片上系统服务。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的输入模块包括数字量输入单元、模拟量输入单元和脉冲量输入单元，所述的数字量输入单元、模拟量输入单元和脉冲量输入单元连接到片上总线通片上总线与主控模块连接，用于与主控模块进行数据交互。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的片上控制运算模块包括运用片上逻辑处理单元和硬件控制算法库单元。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的主控制模块包括控制芯片，所述控制芯片包括：通用运算处理单元、片内存储单元、通信接口和定时器单元。

本发明所具有的有益效果：

本发明将符合工业控制标准的控制输入、控制输出、工业控制通信、控制运算等技术模块集成，能够降低控制系统设计、制造、维护的成本与技术门槛，使自动化技术有更广泛的应用与发展。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种片上控制模块，包括输入模块、输出模块、片上控制运算模块、设备通信模块和主控模块所述的主控模块分别连接输入模块、输出模块、片上控制运算模块和设备通信模块，用于管理运用片上硬资源，实现与pc端软件交互通信，管理调度用户组态程序，处理输入输出，提供片上系统服务，所述的输入模块包括数字量输入单元、模拟量输入单元和脉冲量输入单元，所述的数字量输入单元、模拟量输入单元和脉冲量输入单元连接到片上总线通片上总线与主控模块连接，用于与主控模块进行数据交互，所述的片上控制运算模块包括运用片上逻辑处理单元和硬件控制算法库单元，所述的主控制模块包括控制芯片，所述控制芯片包括：通用运算处理单元、片内存储单元、通信接口和定时器单元。此外，控制芯片还包括：逻辑处理单元、硬件控制算法库单元、数字量信号处理单元、模拟量信号处理单元、脉冲信号处理单元等专用硬件模块。

优选的，逻辑控制单元，作为控制芯片的协处理器单元，自动完成执行在组态软件上使iec61131-3编程语言，所述编程语言包括：指令表语言il、结构化文本语言st、梯形图编程语言ld和功能块图编程语言fbd等语言，所编写的用户程序，且支持硬件断点、单步等调试功能；硬件控制算法单元主要完成常用控制算法的硬件实现；数字量处理单元完成数字量的输入输出处理；模拟量处理单元完成数模转换与模数转换；脉冲量处理单元完成脉冲信号的测量输入与脉冲信号的输出。

工作时，主控模块负责管理运用片上硬件资源，实现与pc端软件交互通信，管理调度用户组态程序，处理输入输出，提供片上系统服务等。片上输入模块负责io数据的采集，并通过内部总线与cmu交互数据，包括片上数字量输入、片上模拟量输入、片上脉冲量输入等部分。片上输出模块负责io数据的输出，并通过内部总线与cmu交互数据，包括片上数字量输出、片上模拟量输出、片上脉冲量输出。通信模块主要完成设备间的互联通信。片上运算模块：完成控制运算，包括运用片上逻辑处理单元、硬件控制算法库单元等进行片上控制运算。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明中公开了一种片上控制模块，包括输入模块、输出模块、片上控制运算模块、设备通信模块和主控模块所述的主控模块分别连接输入模块、输出模块、片上控制运算模块和设备通信模块，用于管理运用片上硬资源，实现与PC端软件交互通信，管理调度用户组态程序，处理输入输出，提供片上系统服务。本发明将符合工业控制标准的控制输入、控制输出、工业控制通信、控制运算等技术模块集成，能够降低控制系统设计、制造、维护的成本与技术门槛，使自动化技术有更广泛的应用与发展。

技术研发人员：兰勇
受保护的技术使用者：广汉川友机械租赁有限公司
技术研发日：2018.08.29
技术公布日：2018.12.28