[發明專利]基于通信總線的工業自動化實時控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201210122991.1
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102621974A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 王少陽;鄧美龍;汪信寶;汪定軍;鄭之開;湯同奎
• 申請（專利權）人: 上海維宏電子科技股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及工業自動化控制技術領域，特別涉及通信總線技術領域，具體是指一種基于通信總線的工業自動化實時控制裝置及控制方法。

背景技術

現有的伺服電機控制主要是基于脈沖控制(Pulse)的驅動控制系統，近年來出現一種基于工業以太網的數字控制的驅動器。相對于以前的脈沖控制，RTEX(Realtime?Express，實時快速通道)具有低成本、高性能、設計簡單、可靠性高、易擴展等優點。如圖1所示，為上述兩種通信機制的示意圖。

另外，與傳統的驅動器相比，如圖2所示的采用松下公司的A5N驅動器的驅動控制系統具有較好的同步性，松下公司提供的A5N驅動器的解決方案是使用特定的DSP芯片+mnm1221型驅動芯片+PHY芯片，其中mnm1221芯片包含驅動器的通信協議，使用DSP芯片主要有以下優點：

A、這幾種特定的DSP芯片的總線接口與mnm1221的接口相同，直接相連即可訪問mnm1221。

B、DSP芯片包含固定的SPI、IIC、timer、UART等常用低速模塊，可直接使用。

C、DSP芯片的數字處理能力比較強大，可在通信的基礎上做一些數字信號處理功能。

但是使用松下公司提供的解決方案同樣存在以下缺點，也是本發明的優點：

A、DSP芯片只能是特定的幾種，資源固定，可選性差，且DSP芯片比較昂貴。而FPGA芯片具有通用性，區別只在于資源的多少，根據用戶的需求，可以靈活地選擇合適資源的FPGA芯片。

B、擴展性較弱，僅可以設計SPI、IIC、timer、UART等簡單的模塊，而不能設計一些復雜的通信接口如：USB、PCI、PCIe、CAN、以太網以及PHY、PLB總線、AXI總線等等。

C、處理速度較低。

D、集成度低，電路設計較為復雜。

E、DSP僅能進行軟件升級，無法通過硬件升級進行重新配置。

術語對照表：

●Pulse，脈沖；

●RTEX，Realtime?Express，實時快速通道；

●DSP，Digital?Signal?Processor，數字信號處理器；

●PHY，Physical?Layer，物理層；物理層協議；

●SPI，Serial?Peripheral?Interface，串行外設接口；

●IIC，即I2C，一種多向控制總線結構；

●Timer，定時器；

●UART，Universal?Asynchronous?Receiver/Transmitter，通用異步接收/發送裝置；

●FPGA，Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列；

●PCI-E(PCIe，PCI?express)，新一代PCI(Peripheral?Component?Interconnect)高速總線接口；

●PLB，Processor?Local?Bus，處理器本地總線；

●AXI，Advanced?eXtensible?Interface，先進的可擴展接口總線；

●GPIO，General?Purpose?Input?Output，通用輸入/輸出；

●FIFO，First?Input?First?Output，先入先出隊列；

●Microblaze，嵌入式軟核名稱；

●ISC，interrupt?source?controller，中斷源控制器。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種可以靈活地根據用戶需要選擇合適資源的，擴展性強，處理速度快，集成度高，易于升級，結構簡單，成本低廉，應用范圍廣泛的基于通信總線的工業自動化實時控制裝置及方法。

為了實現上述的目的，本發明的基于通信總線的工業自動化實時控制裝置具有如下構成：

該基于通信總線的工業自動化實時控制裝置包括：FPGA芯片、驅動芯片和物理層芯片，所述的FPGA芯片通過所述的驅動芯片連接所述的物理層芯片，所述的FPGA芯片至少包括一個PCI-E總線接口，所述的物理層芯片連接實時通信總線。

該基于通信總線的工業自動化實時控制裝置中，所述的FPGA芯片還包括USB接口、CAN總線接口、以太網接口、PHY接口、PLB總線接口和AXI總線接口中的一種或多種。