[发明专利]SPI总线扩展嵌入式PLC的I/O模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种可编程控制器，尤其是可编程控制器中的I/O扩展模块，具体地说是一种SPI总线扩展嵌入式PLC的I/O模块。

背景技术

目前，可编程控制器PLC由于结构简单、编程方便、性能优异和应用方便等特点，尤其近年来通用可编程逻辑控制器和微型智能可编程器的开发应用，使得PLC成为当今用途最为广泛的工业控制器。但是随着应用复杂度的提高，PLC的应用瓶颈也显示出来，嵌入式智能可编程逻辑控制器，主模块输入/输出点数范围一般从16点到60点，但是一部分I/O口复用于控制和通讯接口之后，留作I/O的只有30根左右。对于大于30点的模块必须考虑I/O的扩展。目前，通常采用多级PLC控制的方式，将使整个控制系统的复杂程度大大提高，而且系统的运行不稳定。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种设计简单、应用方便、可靠的SPI总线扩展嵌入式PLC的I/O模块。其技术方案为：

一种SPI总线扩展嵌入式PLC的I/O模块，包括SPI输入扩展电路和SPI输出扩展电路，所述的SPI输入扩展电路的信号输出端口与PLC控制器中SPI模块的主入从出口相连，SPI输出扩展电路的信号输入端口与PLC控制器中SPI模块的主出从入口相连，SPI输入扩展电路和SPI输出扩展电路的时钟信号端均与PLC控制器中SPI模块的时钟信号端相连；SPI输入扩展电路和SPI输出扩展电路的控制信号端均与PLC控制器中I/O模块的控制信号端相连。

进一步，所述的SPI输入扩展电路包括多个依次串接的移位寄存器，各移位寄存器的信号输入端作为I/O模块的输入口，首个移位寄存器的串行信号输出端与下一移位寄存器的串行信号输入端相连，末个移位寄存器的串行信号输出端与PLC控制器中SPI模块的主出从入口相连。

进一步优选，所述的SPI输入扩展电路的移位寄存器为两个。

进一步优选，所述的SPI输入扩展电路的移位寄存器均是并行输入、串行输出移位寄存器。

本发明SPI总线扩展嵌入式PLC的I/O模块，所述的SPI输出扩展电路包括多个依次串接的移位寄存器，首个移位寄存器的串行信号输入端与PLC控制器中SPI模块的主出从入口相连，首个移位寄存器的串行信号输出端与下一移位寄存器的串行信号输入端相连；各移位寄存器的信号输出端作为I/O模块的输出口。

进一步优选，所述的SPI输出扩展电路的移位寄存器为两个。

进一步，所述的SPI输出扩展电路的移位寄存器均是串行输入、并行输出移位寄存器。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用SPI总线时钟速度、数据位长度、时钟模式可以编程灵活控制的特点，具有同步串行输入和输出接口，且串行数据流在同步时钟的作用下移入或移出的设备，不需要进行寻址操作优势；

(2)本发明提出了SPI总线与移位寄存器相结合扩展嵌入式智能可编程逻辑控制器主模块I/O的设计方案，电路设计简单，成本较低，而且输入、输出扩展是两个相对独立的模块，应用起来方便、可靠，将使得这种扩展设计广泛的应用到嵌入式智能可编程逻辑控制器上。

附图说明

图1是基于TMS470R1A288微处理器的嵌入式PLC系统框图。

图2是本发明的SPI输入扩展电路的电路图。

图3是本发明的SPI输出扩展电路的电路图。

图4是本发明的移位寄存器HC595的功能模块示意图。

图5是本发明的SPI输入控制流程图。

图6是本发明的SPI输出控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

本发明提出了一种通过MCU的SPI总线与移位寄存器相结合分别扩展16路输入和16路输出的设计方法。SPI总线模块三线工作在Master方式下，向HC165和HC595提供同步时钟输入。主模块中，TMS470R1A288的SPI1用于主模块与扩展模块I/O之间的通讯，SPI2用来扩展主模块的I/O点数。SPI的信号线SPI2主入从出(SOMI)用于扩展输入点数，连接HC165的串行输出端；信号线SPI2主出从入(SIMO)用于扩展输出点数，连接HC595的串行输入端。