[發明專利]基于信號名的嵌入式多CPU板間信號自動交換的方法

在審

• 申請號: 201310706669.8
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104731028A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 馮亞東;周強;徐東方;袁濤;趙天恩;李廣華;文繼鋒;陳宏君;劉克金
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于嵌入式系統領域，特別涉及一種多CPU板通過數據總線實現板間信號自動交換的實現方法。

背景技術

對于由兩個或多個CPU板組成的嵌入式系統，各CPU板完成不同的功能，CPU板之間通過數據總線交換信號，從而實現分布式計算和協同工作，如圖1所示。為了實現CPU板間信號交換，常規做法是在軟件編程階段，預先為各CPU板需要交換的輸出信號、輸入信號分配相同的數據總線地址，并將分配的地址寫入各個CPU板程序。只有輸出方和輸入方的數據總線地址相同，才能實現正確的信號交換。如圖2所示，板1輸出信號Sig1、板2輸入信號Sig2都使用了數據總線地址x進行信號交換。在嵌入式系統開發過程中，通常多次調整信號和信號交換（如增加、減少、改變順序），需要信號收發雙方同步修改數據總線地址，重新編譯CPU板程序。在一個復雜系統中，板間信號交換可能有幾萬個，手工調整數據總線地址很容易出現錯誤。因此，對于一個多CPU板構成的嵌入式系統，如何方便、靈活地使用數據總線進行CPU板間信號自動交換是一個挑戰。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種基于信號名的嵌入式多CPU板間信號自動交換的方法，其可直觀簡單地調整CPU板間信號交換，并保證信號交換的正確性。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種基于信號名的嵌入式多CPU板間信號自動交換的方法，包括如下步驟：

（1）將嵌入式多CPU板分布式系統中的CPU板劃分為主板和從板，將一個具備信號管理功能的CPU板作為主板，其余CPU板均作為從板；在初始化階段，所有從板依次向主板發送包含信號名、信號內存地址和信號數據類型的信號注冊信息；

（2）主板匯總所有從板的信號注冊信息后，從配置文件中讀取用信號名連線表示的輸出、輸入信號交換關系，計算分配輸出、輸入信號映射的數據總線地址，依次將各個信號的內存地址、數據類型和總線地址發給各從板；

（3）從板收到主板的信號的內存地址、數據類型和總線地址后，保存為輸出信號表和輸入信號表；

（4）在運行階段，信號發送方按照輸出信號表，將輸出信號值填入所分配的相應總線地址中，接收方按照輸入信號表，從相應總線地址讀取輸入信號值。

上述步驟（1）中，從板通過CAN、RS-485或Ethernet向主板發送信號注冊信息。

上述步驟（1）中，在初始化階段，主板輪流向各個從板發送開始注冊命令，接收到該開始注冊命令的從板向主板發送信號注冊信息。

上述步驟（2）中，主板獲取所有從板的信號注冊信息后，按照輸出、輸入類型存儲成輸出信號注冊表和輸入信號注冊表，所述注冊表以數組存儲，每個數組項表示一個信號信息，包括信號名字符串、信號所屬板卡編號、信號數據類型和信號內存地址；所有信號注冊結束后，信號信息表按信號名排序。

上述步驟（2）中，主板從配置文件中讀取用信號名連線表示的輸出、輸入信號交換關系，具體內容是：主板讀取配置文件，逐條提取信號名連線，存儲為信號交換關系表數組，其中每個數組項代表一個信號連線；主板根據信號交換關系表中的輸出信號名，從輸出信號注冊表中檢索到信號信息，再按輸出信號的板卡地址、數據類型和內存地址順序，對信號交換關系表的表項進行重新排序，具體排序規則是：不同板卡編號的信號按板卡編號從小到大，相同板卡的按信號數據類型寬度從小到大，相同板卡且相同數據類型的按內存地址從小到大。

上述數據類型寬度的順序從小到大是：布爾量、單字節整型、雙字節整型、四字節整型和浮點型。

采用上述方案后，本發明通過在初始化階段從板向主板發送信號注冊信息；用信號名連線表示輸出、輸入信號交換關系；用配置文件存儲信號名連線；主板解析配置文件中的信號交換關系，計算分配輸出、輸入信號的總線地址，將各個信號的內存地址、數據類型和總線地址發給各從板；從板將輸出、輸入信號內存地址、數據類型和總線地址保存為輸出信號表和輸入信號表；在運行時，信號發送方按照輸出信號表，將信號值填入總線所分配的地址中，接收方按照輸入信號表，從數據總線特定地址讀取輸入信號值，能夠降低手工調整信號交換的難度，避免人工出錯的風險，從機制上保證了多CPU板間信號交換的正確性；另外，根據信號名來調整CPU板間信號交換，可以通過編輯配置文本來實現，既直觀又簡單，無需修改CPU板卡程序，簡化了嵌入式系統開發設計。

附圖說明

圖1是本發明所針對的嵌入式多CPU板分布式系統的結構結構圖；

圖2是現有基于固定分配數據總線地址的多CPU板間信號交換實現方法示意圖；