專利名稱：電子測量及控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量控制裝置領(lǐng)域，詳細地講是電子測量及控制模塊。
背景技術(shù)：
眾所周知在測量控制領(lǐng)域，電子測控裝置廣泛采用的是Sbit 16bit數(shù)據(jù)寬度， 定點運算單元CPU作為測控裝置的核心。由于CPU運算能力限制，不可能進行高速、高精度的數(shù)據(jù)運算。為了提高數(shù)據(jù)運算精度，一般采用浮點運算，定點CPU如果要進行浮點運算， 就很容易產(chǎn)生溢出，這時，要么不斷地移位定標，要么作截尾。要耗費大量的程序空間和CPU 執(zhí)行時間。同時CPU不但要完成數(shù)據(jù)計算工作，還要擔負事務(wù)性管理工作，又消耗掉很多 CPU執(zhí)行時間，因此當前測量控制裝置數(shù)據(jù)采集頻率一般最高為20HZ。另外，測量控制裝置采集的數(shù)據(jù)要傳送到上位機(PC機)，對數(shù)據(jù)做進一步處理。一般采用的通訊口絕大部分為 RS232串行接口，稍好一點為USB1. 1通訊口，這樣就限制了數(shù)據(jù)傳輸速率與準確率。RS232 串口是一種較常用的端口，因為其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，編程容易被大家廣泛采用。但其最高通訊速率為201A/S，并且無錯誤校驗功能，它就是一種低速率串行通訊，數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率受電磁環(huán)境影響極大，可能造成大量的數(shù)據(jù)傳輸錯誤。USB1. 1雖然有傳輸數(shù)據(jù)糾錯功能，但其傳輸速率為12Mbps即1. 5M/秒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種高速、高精度的電子測量及控制模塊。本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案一種電子測量及控制模塊，包括CPU模塊，其特征是，CPU模塊與另一 CPU模塊之間通過高速雙口 RAM模塊連接，CPU模塊與RAM模塊、ROM模塊、D/A模塊、A/D模塊、BUS接口模塊之間利用16 32bit并行數(shù)據(jù)線連接 ’另一 CPU模塊與另一 RAM模塊、另一 ROM模塊、高數(shù)計數(shù)器、串行接口模塊、以太網(wǎng)模塊、高速USB2. 0模塊之間利用16bit并行數(shù)據(jù)總線連接；CPU模塊觸發(fā)A/D模塊，將外部輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后CPU模塊發(fā)送讀命令，讀取A/D模塊中的數(shù)字量，并存入RAM模塊中，按照相應(yīng)的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)一方面通過高速雙口 RAM模塊送往另一 CPU模塊，另一方面，CPU模塊根據(jù)控制命令，經(jīng)PID運算，運算結(jié)果送至D/A模塊，輸出模擬信號，控制外部機械設(shè)備；另一CPU模塊得到有效數(shù)據(jù)，分別送到高速 USB2. 0模塊、串行接口模塊發(fā)送至外部PC機或其它利用數(shù)據(jù)的設(shè)備，另一 CPU模塊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù)至以太網(wǎng)接口模塊，同時另一 CPU模塊讀取高速計數(shù)器中的數(shù)據(jù)通過雙口 RAM模塊送往CPU模塊參加運算。本發(fā)明的有益效果是，由于減少了定標、移位和溢出檢查，擴大了動態(tài)范圍，提高了運算精度，還大大節(jié)省了運算時間和存儲空間，浮點運算用硬件來實現(xiàn)，可以在單周期內(nèi)完成，這一優(yōu)點在實現(xiàn)高精度復(fù)雜算法時尤為突出，為復(fù)雜算法的實時處理提供了保證。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明裝置的原理方框圖。圖中 1. CPU模塊，2.高速雙口 RAM模塊，3. CPU模塊，4. RAM模塊，5. ROM模塊，6. D/A模塊，7.輸出接口，8. A/D模塊，9. BUS接口模塊，10.高速USB2. 0模塊，11. USB接口， 12.以太網(wǎng)模塊，13.網(wǎng)絡(luò)接口，14.串行接口模塊，15.數(shù)據(jù)接口，16.高數(shù)計數(shù)器，17.正交信號接口，18. ROM模塊，19. RAM模塊。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以助于理解本發(fā)明的內(nèi)容。如圖1所示，本發(fā)明CPU模塊3與另一 CPU模塊1之間通過高速雙口 RAM模塊2 連接，達到CPU模塊之間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。CPU模塊3與RAM模塊4、ROM模塊5、D/A 模塊6、A/D模塊8、BUS接口模塊9之間利用16 32bit并行數(shù)據(jù)線連接；另一 CPU模塊1與另一 RAM模塊19、另一 ROM模塊18、高數(shù)計數(shù)器16、高可靠性串行接口模塊14、以太網(wǎng)模塊 12、高速USB2. 0模塊10之間利用16bit并行數(shù)據(jù)總線連接，高速USB2. 0模塊10連有USB 接口 11，高數(shù)計數(shù)器16、串行接口模塊14及以太網(wǎng)模塊12分別連有正交信號接口 17、數(shù)據(jù)接口 15、網(wǎng)絡(luò)接口 13;CPU模塊3觸發(fā)A/D模塊8 (模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊)，啟動轉(zhuǎn)化功能，將外部輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后CPU模塊3發(fā)送讀命令，讀取A/D模塊8 (模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊)中的數(shù)字量，并存入RAM模塊4中，按照相應(yīng)的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)一方面通過高速雙口 RAM模塊2送往另一 CPU模塊1，另一方面，CPU模塊3根據(jù)控制命令，經(jīng)PID運算，運算結(jié)果送至D/A模塊6 (數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)， D/A模塊6連接有輸出接口 7，輸出模擬信號，控制外部機械設(shè)備；另一 CPU模塊1得到有效數(shù)據(jù)，分別送到高速USB2. 0模塊10、高可靠性串行接口模塊14發(fā)送至外部PC機或其它利用數(shù)據(jù)的設(shè)備，另一 CPU模塊1根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù)至以太網(wǎng)接口模塊12，同時另一 CPU模塊1讀取高速計數(shù)器16中的數(shù)據(jù)通過雙口 RAM模塊2送往 CPU模塊3參加運算。本發(fā)明采用雙32bit CPU技術(shù)，其中CPU模塊3專門工作于高速、高精度浮點數(shù)據(jù)運算狀態(tài)，另一 CPU模塊1提供通訊、命令傳輸功能。采用雙CPU協(xié)調(diào)工作模式，優(yōu)化了測量與控制核心模塊數(shù)據(jù)運算任務(wù)，各個任務(wù)工作時間得到合理安排。CPU模塊3為浮點運算方式，32bit浮點運算DSP的動態(tài)范圍可以作到1536dB，由于減少了定標、移位和溢出檢查， 擴大了動態(tài)范圍，提高了運算精度，還大大節(jié)省了運算時間和存儲空間。浮點運算用硬件來實現(xiàn)，可以在單周期內(nèi)完成。這一優(yōu)點在實現(xiàn)高精度復(fù)雜算法時尤為突出，為復(fù)雜算法的實時處理提供了保證。因此該測量與控制核心模塊采集頻率可達到lkHZ。測試與控制核心模塊與外部設(shè)備通訊采用多種數(shù)據(jù)傳輸方式，包括高可靠性串行接口模塊14、以太網(wǎng)模塊 12、高速USB2.0模塊10。可利用多種手段將采集的有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備，方便數(shù)據(jù)共享，其中高速USB2. 0的最高傳輸速率為480MBPS即60MB/s。
權(quán)利要求
1. 一種電子測量及控制模塊，包括CPU模塊，其特征是CPU模塊與另一 CPU模塊之間通過高速雙口 RAM模塊連接，CPU模塊與RAM模塊、ROM模塊、D/A模塊、A/D模塊、BUS接口模塊之間利用16 32bit并行數(shù)據(jù)線連接；另一 CPU模塊與另一 RAM模塊、另一 ROM模塊、 高數(shù)計數(shù)器、串行接口模塊、以太網(wǎng)模塊、高速USB2.0模塊之間利用16bit并行數(shù)據(jù)總線連接；CPU模塊觸發(fā)A/D模塊，將外部輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后CPU模塊發(fā)送讀命令， 讀取A/D模塊中的數(shù)字量，并存入RAM模塊中，按照相應(yīng)的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)一方面通過高速雙口 RAM模塊送往另一 CPU模塊，另一方面，CPU模塊根據(jù)控制命令，經(jīng)PID運算，運算結(jié)果送至D/A模塊，輸出模擬信號，控制外部機械設(shè)備；另一CPU模塊得到有效數(shù)據(jù)，分別送到高速USB2. 0模塊、串行接口模塊發(fā)送至外部PC機或其它利用數(shù)據(jù)的設(shè)備，另一 CPU模塊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù)至以太網(wǎng)接口模塊，同時另一 CPU模塊讀取高速計數(shù)器中的數(shù)據(jù)通過雙口 RAM模塊送往CPU模塊參加運算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子測量及控制模塊，屬于測量控制裝置領(lǐng)域。包括CPU模塊，CPU模塊觸發(fā)A/D模塊，將外部輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后CPU模塊發(fā)送讀命令，讀取A/D模塊中的數(shù)字量，并存入RAM模塊中，按照相應(yīng)的濾波算法，過濾掉采集信號中的無用噪聲，保留有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)一方面通過高速雙口RAM模塊送往另一CPU模塊，另一方面，CPU模塊根據(jù)控制命令，經(jīng)PID運算，運算結(jié)果送至D/A模塊，輸出模擬信號，控制外部機械設(shè)備；另一CPU模塊得到有效數(shù)據(jù)，分別送到高速USB2.0模塊、串行接口模塊發(fā)送至外部PC機或其它利用數(shù)據(jù)的設(shè)備，另一CPU模塊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù)至以太網(wǎng)接口模塊，同時另一CPU模塊讀取高速計數(shù)器中的數(shù)據(jù)通過雙口RAM模塊送往CPU模塊參加運算。
文檔編號G05B19/042GK102298342SQ20111007545
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者陶英斌 申請人:陶英斌