[实用新型]一种基于总线的控制设备和控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及控制技术，特别涉及一种基于总线的控制设备和控制装置。

背景技术

目前电子设备通用的控制方式为ARM(Advanced RISC Machines)微处理器与现场可编辑逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)结合的控制方式，ARM为主控制器，FPGA为辅助控制器。这种ARM与FPGA结合的控制方式中，ARM与FPGA间的接口包括以下几种：并行接口、串行接口、全双工串行接口(Serial Peripheral Interface，SPI)、半双工串行总线(IIC)接口等。若ARM与FPGA间采用并行接口，比如标准的I/O接口，ARM与FPGA间通过模拟的并行数据线、地址线和控制线实现信号传输，虽然速度较快，但至少需要8-16位地址线、2-3位控制线，占用的I/O口较多，电路设计较为复杂。若ARM与FPGA间采用串行接口，比如UART口，虽然只需要3根信号线，但需要通过串行的方式收发数据，速度较慢。若ARM与FPGA间采用SPI接口，只需3-4位数据线和控制线，接口简单，虽然属于串行收发数据，但采用SPI接口的ARM与FPGA间的数据传输速度较快。若ARM与FPGA间采用IIC接口，仅需2根信号线，虽然也采用串行收发数据，但数据收发速度较快，唯一不足是需要额外的寄存器存储地址，软件和硬件的研发难度较大。综合考虑通讯速率、电路设计和工作效率等因素，ARM与FPGA间采用SPI接口可以简化电路设计，节省较多的常规电路中的接口器件和I/O口线，设计的可靠性较高。

图1为现有基于ARM和FPGA的控制设备的结构示意图。现结合图1，对现有基于ARM和FPGA的控制设备的结构进行说明，具体如下：

现有的基于ARM和FPGA的控制设备包括：第一接口单元11、电源转换单元12、通讯转换单元13、第一控制单元14、第二控制单元15、驱动单元16和第二接口单元17。其中，第二控制单元15包括第一模块151和第二模块152。第一接口单元11连接外围设备；第二接口单元17连接外围受控设备；电源转换单元12用于电压转换；通讯转换单元13根据设定的通讯协议，对第一控制单元14和外部设备间交互的数据和控制指令进行转换；第一控制单元14用于根据外部输入的指令控制第二控制单元15，第一控制单元14和第二控制单元15通过SPI接口进行数据和控制指令的传输，第一控制单元14为ARM微处理器；第二控制单元15通过驱动单元16和第二接口单元17对外围受控设备进行闭环控制，第二控制单元15为FPGA芯片；驱动单元16用于通过第二接口单元17驱动外围受控设备执行第二控制单元15输出的指令。第二控制单元15中的第一模块151一端连接第一控制单元14，另一端连接第二模块152；第二模块152的另一端连接驱动单元16；第一模块151和第二模块152配合完成某一任务；也就是说，第二控制单元15仅能根据设定执行某一任务，无法并行处理多个任务。当需要执行多个任务时，现有的控制设备仅能通过增加第二控制单元15的个数来完成多个任务，这样就会增加硬件及软件的开发难度，提高了硬件成本，且可扩展性较差。

综上所述，现有采用SPI接口的基于ARM和FPGA的控制设备的可扩展性较差，硬件及软件的开发难度较大，硬件成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于总线的控制设备，该设备能够提高可扩展性，降低硬件成本，降低硬件及软件的开发难度。

本实用新型的目的在于提供一种基于总线的控制装置，该装置能够提高可扩展性，降低硬件成本，降低硬件及软件的开发难度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种基于总线的控制装置，该装置包括：解析模块、N个模块和第一级总线；

所述解析模块一端连接外部的全双工串行SPI接口，另一端连接所述第一级总线；存储有N个模块的地址；解析外部输入的SPI信息；根据N个模块的地址，将解析后获得的控制指令和数据拆分成多个第一级子信息输出至第一级总线；所述解析模块根据模块的地址，将从第一级总线读取的数据转换成SPI信息输出；所述SPI信息为符合SPI传输协议的控制指令和/或数据；所述第一级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的模块的地址；

所述第一级总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块；