[发明专利]一种实时控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于控制系统及方法，特别涉及到一种用于工业自动控制的实时控制系统及控制方法，该实时控制系统包括一用于与外部数据通信的第一单片机，一用于内部功能控制的第二单片机和一用于提供时钟脉冲的时钟源。

背景技术

现有技术中，用于煤炭、油田、炼钢等工业自动化领域的实时工业控制系统由一片单片机加上存储器、模/数转换单元和外设接口构成，其存在的缺陷是：由于一个实时控制系统一般需要完成数据采集、模/数转换、分析计算、数/模转换、实时过程控制以及显示等任务，单靠一片单片机来完成这些工作会大大延长系统对控制对象的控制周期，从而使得系统的工作效率降低，不能实现高速实时控制。为了提高系统控制周期，对实时性要求较高的控制系统通常采用双CPU控制方式，即使用两个CPU来分工合作完成整个系统的控制任务，如一个CPU用于数据采集分析，另一个CPU用于与上位机的数据通信。双CPU通信时常常采用相同位宽的数据总线，但是在实际过程中经常会遇到两个CPU之间的数据总线宽度不匹配的通信问题，需要进行接口电路设计。为此，又一般采用两片总线驱动器外加双端口RAM芯片器件来实现总线扩展的方式来解决数据总线宽度不匹配的通信问题，这种方式需要的外围器件较多，总线传输路径长，潜在存在着通信的稳定性和实时性问题。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种传输速率高、数据总线宽度匹配、抗干扰性强，成本低的实时控制系统。

为解决上述技术问题，本发明的实时控制系统，包括第一单片机、第二单片机和时钟源，其特征在于：还包括一个现场可编程门阵列器，该可编程门阵列器由第一双端口RAM模块和第二双端口RAM模块和旗语模块组成；所述第一双端口RAM模块和第二双端口RAM模块一侧与所述第一单片机相连接，另一侧与第二单片机相连接；所述旗语模块一侧与所述第一单片机相连接，另一侧与第二单片机和时钟源相连接；

所述第一单片机和第二单片机用于操作可编程门阵列器；

所述时钟源用于向操作可编程门阵列器提供时钟脉冲；

所述第一双端口RAM模块和第二双端口RAM模块用于实现数据总线宽度由8位到16位的转换；

所述旗语模块用旗语信号seml、semr对第一双端口RAM模块及第二双端口RAM模块进行控制；

所述第一双端口RAM模块和第二双端口RAM模块一侧通过读写信号线、8位数据总线、地址总线、U1片选线、U2片选线与单片机连接；在第一双端口RAM模块和第二双端口RAM模块、U1片选线、U2片选线与第一单片机之间设有第一逻辑或控制器和第二逻辑或控制器，所述第一单片机与第一逻辑或控制器通过单片机地址线A0、单片机地选线相连，在所述单片机地线A0与第二逻辑或控制器之间设有一逻辑非控制器；所述第一双端口RAM模块和第二双端口RAM模块的另一侧通过读写片选线、8位数据总线、地址总线与第二单片机相连接；

所述旗语模块两侧通过读写信号线与所述第一单片机和第二单片机相连接；

所述旗语模块连接的地址线的数量与旗语的数量相配合，其相互关系为：旗语模块=2n，其中n表示地址线数量。

与现有技术相比，本发明实时控制系统具有如下优点：

总线扩展只需要一个现场可编程门阵列器，该现场可编程门阵列器由该可编程门阵列器由第一双端口RAM模块、第二双端口RAM模块和旗语模块组成，并在现场可编程门阵列器内部实现，结构简约，利于系统的小型化；总线扩展只需要一个现场可编程门阵列器，总线传输路径短，因而传输速率高；总线扩展只需要一个现场可编程门阵列器，价格也不高，因而抗干扰性高，成本低。

本发明要解决的另一个技术问题是提供利用上述实时控制系统的控制方法，该方法包括下列步骤：

开始步骤：约定操作第一双端口RAM模块之前，第一单片机和单片机先用旗语信号seml和semr对旗语模块进行操作、控制；双端口RAM模块U1、U2，由两个旗语信号seml、semr进行控制，其中seml用于确定左侧单片机即第一单片机是否在对双端口RAM模块U1、U2进行操作，semr用于确定右侧单片机即第二单片机是否在对双端口RAM模块U1、U2进行操作；

单片机向旗语模块某地址写入数据的步骤；第一单片机向第一双端口RAM模块的旗语信号seml写入数据“0”；

读取写入数据的步骤：由旗语模块读取上一步骤的旗语信号seml写入数据结果；