[发明专利]工业控制计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业控制领域，特别是一种工业控制计算机系统。

背景技术

目前的工业控制计算机一般采用INTEL公司的X86架构的通用处理器，通过北桥、南桥芯片以及一些外围器件来扩展成为一台通用PC系统，由于现有的支持X86的CPU功耗较高，价格昂贵，且底层技术细节被少数公司垄断，使底层开发具有相当难度，在工业设计中的灵活性较差。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提供了一种通用性强、高性能、低成本的工业控制计算机系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种工业控制计算机系统，包括带有PCI总线接口的中央处理器、通过PCI总线与所述中央处理器相连的可编程控制单元，所述可编程控制单元具有一个以上的基地址寄存器，所述各个基地址寄存器分别存储向目标设备功能模块动态分配的地址。

所述目标设备功能模块可包括LCD控制模块。

所述LCD控制模块可包括PCI接口模块和LCD时序发生器模块，以及连接在PCI接口模块和LCD时序发生器模块之间的寄存器组模块、颜色查找表模块、显存控制模块，所述可编程控制单元中的显存控制模块外接有DDR SDRAM作为显存。

所述显存控制模块可包括依次连接的写缓冲器、DDR访问优化器、和读缓冲器，所述DDR访问优化器通过DDR控制器连接所述DDR SDRAM。

所述目标设备功能模块还可包括通用异步串行口模块、PS/2接口模块、脉宽调制控制模块和双向并行传输接口模块。

所述LCD控制模块、通用异步串行口模块、PS/2接口模块、脉宽调制控制模块和双向并行传输接口模块集成在同一芯片上，采用现场可编程门阵列器件实现。

所述PCI总线上还可扩展有作为PCI目标设备的PCI转ISA设备、PCI插槽和PCI转IDE设备。

所述中央处理器还可通过EMC总线扩展连接有启动代码存储器、系统内存和用于存储操作系统、应用程序及数据的系统数据存储器。

所述启动代码存储器可采用或非门闪存，所述系统存储器可采用与非门闪存，所述系统内存可采用单数据率同步动态随即存储器。

所述中央处理器可采用型号为CQ8401的系统芯片。

本发明由具有PCI总线接口的中央处理器，通过与PCI总线连接的可编程控制单元扩展出多个目标设备功能模块，为系统提供丰富的接口功能和外设控制功能。相较于X86体系的计算机，本发明的外围电路更加简单，成本更低。此外，通过中央处理器上自带的PCI总线扩展出多个PCI目标设备，足以满足大多数应用场合的需求，并且通过现场可编程门阵列器件作为一个PCI多功能目标设备，并巧妙的利用现场可编程门阵列器件应用灵活的特性为系统升级和功能扩展提供了可能，利用各个基地址寄存器分别存储向目标设备功能模块动态分配的地址，能够方便的进行扩展，具有相当的广泛性和通用性。

而且本发明还包括通过EMC总线扩展的NOR FLASH、NANDFLASH和SDR SDRAM，在系统在上电后，CPU首先寻址到NORFLASH存储器，然后执行其中引导系统Bootloader，所述Bootloader指导CPU将系统配置成为预定的模式后，将系统指向操作系统的入口，CPU开始将操作系统从NAND FLASH或其他存储介质中搬移到SDR SDRAM中，当操作系统在内存中被布署开来时，操作系统开始接管CPU和整个系统，这样用户就可以在本机上执行相应的用户程序来完成一定的任务了。

在初始化过程中，挂接在PCI总线上由FPGA实现的LCD控制模块被配置成用户预定的模式，然后开始等待CPU向其发送图像数据。当CPU接收到向LCD控制模块发送图像数据的指令后，CPU在PCI总线上寻址到所述LCD控制模块，然后将待显示的图像数据发送到PCI总线上。LCD控制模块接收到CPU发送的图像数据后，首先将其进行缓冲，当数据量到达一定程度的时候，LCD控制模块将这些数据存入由DDR SDRAM构成的显存中。当LCD控制模块的控制逻辑需要这些图像数据的时候，只需要直接在显存中去取这些数据再送出显示即可。这样就节省了LCD显示对PCI总线带宽的占用，使LCD控制模块能够支持更高的显示要求。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2至图6分别为本发明中FPGA构成的PCI多功能目标设备的配置空间示意图；

图7为本发明中LCD控制模块逻辑框图。

具体实施方式