[發明專利]一種分布式系統現場設備多核嵌入式高速通訊模塊

無效

• 申請號: 201210329178.1
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102880572A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 唐曉陵
• 申請（專利權）人: 重慶藍陵工業自控儀表有限責任公司
• 主分類號: G06F13/24
• 分類號: G06F13/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于分布式系統的高速通訊技術，具體地講，是一種設于分布式系統的現場設備中的多核嵌入式高速通訊模塊。?

背景技術

20世紀70年代，隨著數字計算機的介入，產生了“集中控制”的中央控制計算機系統，而信號傳輸系統大部分是依然沿用4－20mA的模擬信號，不久人們也發現了伴隨著“集中控制”，該系統存在著易失控、可靠性低的缺點，并很快將其發展為分布式控制系統（DCS，Distributed?Control?System分布式控制系統），典型分布式控制系統包括現場設備、一個容放計算機系統的中央控制室，用于連接中央控制室與現場設備或現場設備與現場設備之間的I/O通信網絡，?I/O通信網絡包括多個與現場設備相連的I/O端口。控制技術中已知的現場設備包括各種類型的分析設備、硅壓力傳感器、電容壓力傳感器、熱敏檢測器、熱電偶、應變儀、限位開關、開啟/關閉開關、流量變送器、壓力變送器、容量開關、換能器、閥門定位器、閥門控制器、啟動器。這里的術語“現場設備”包括這些設備以及其它完成分布式控制系統功能的設備。?

微處理器的普遍應用和計算機可靠性的提高，使分布式控制系統得到了廣泛的應用，由多臺計算機和一些智能儀表以及智能部件實現的分布式控制是其最主要的特征，而數字傳輸信號也在逐步取代模擬傳輸信號。隨著微處理器的快速發展和廣泛的應用，數字通信網絡延伸到工業過程現場成為可能，產生了以微處理器為核心，使用集成電路代替常規電子線路，實施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優化控制等功能的智能設備。設備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可維護性等都有更高的要求。由此，導致了現場總線的產生。?

自上世紀90年代開始，人們就開始時關注智能儀表的通訊技術，但受各種因素影響，其過程并不理想，到目前為止，現場總線概念并未成為控制通訊技術主流。原因有以下兩點：?

1?通訊瓶頸問題：用傳統的方法設計和應用的通訊速度很低；

2?通訊數據量大：用于控制技術設備其數據量相對比較大的；

目前的通訊技術處于兩極分化狀態：高速系統（波特率在100kb以上，靠高晶振頻率來實現）和低速系統（典型波特率為9.6kb），它們的共同特性是單任務系統；就通訊技術現狀來看，基本都是單任務方式，這種方式是從計算機平行延伸而來。

我們知道不論任何嵌入式系統，最典型特性就是其為單任務系統，用其中斷功能完成的通訊功能的方法是最簡單的，如果中斷頻繁，單片機系統工作效力大大降低，甚至不能工作；以單片機作為現場設備的嵌入式通訊模塊，一般情況下有30%的時間是不允許中斷的，這樣在半雙工的情況下，由于調用數據存在隨機性，如果恰好遇上單片機處于中斷狀態，會造成數據丟失，總的來說現有技術數據傳送可靠性差。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種實現多任務模式，提高數據通訊可靠性的分布式系統多核嵌入式現場設備高速通訊模塊。?

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種分布式系統多核嵌入式現場設備高速通訊模塊，其中分布式系統包括中央控制室、I/O通信網絡與現場設備，?I/O通信網絡包括多個與現場設備相連的I/O端口，所述分布式系統多核嵌入式現場設備高速通訊模塊設于現場設備處并實現現場設備與所述I/O端口的通訊連接，包括與現場設備內部數據端口連接的主CPU，所述I/O端口進行數據通信的通訊CPU，所述通訊CPU帶有存儲功能，所述主CPU通過通訊CPU實現與I/0端口的通訊連接，所述主CPU為主動型CPU。?

為說明本發明的技術效果，現將本發明的工作原理作如下解釋：?

所述主CPU為主動型CPU,?即通過程序設定，主CPU會主動查詢通訊CPU的工作狀態，只要通訊CPU當時的狀態允許，即自動向通訊CPU發送、接收數據（又叫做微處理器主動型）。通過程序設定，只要主CPU由現場設備內部數據端口處采集到一定的數據采集量或達到一定的時間間隔便會主動向通訊CPU發送和接收實時數據（要求通訊CPU當時的狀態允許）；通訊CPU?其只有一個工作，就是通訊接收和發送數據，通訊CPU全部時間均用于網絡管理：即全部用于通訊。

當由I/O端口處向現場設備發來要求現場設備發送數據的請求時（無論是中央控制室還是其他具有調用能力的現場設備），通訊CPU只要將存儲的主CPU主動發送來的數據通過一定的I/O端口傳送出去即可。無論本發明中主CPU是否處于中斷狀態均不影響最后的數據傳輸。?