一種可編程模擬量輸入模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬量輸入模塊，具體地，涉及一種基于CMC芯片的可編程模擬量輸入模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市面上的模擬量輸入模塊功能單一，僅能完成對(duì)模擬量輸入信號(hào)的采集，采集并數(shù)字化后的數(shù)字信號(hào)只能發(fā)送給CPU進(jìn)行處理，均不支持用戶編程，不能獨(dú)立于CPU模塊工作，模擬量輸入的類型選擇需要經(jīng)過(guò)CPU模塊的配置才能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)模塊更不能根據(jù)采集到的模擬量數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，可執(zhí)行的動(dòng)作完全依賴于預(yù)先設(shè)置，不便于用戶更改。
[0003]現(xiàn)行的這種方式使得系統(tǒng)中必需包含一個(gè)CPU模塊才能使模擬量輸入模塊正常工作。然而CPU成本費(fèi)用較高，在實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單功能的裝置上設(shè)置CPU明顯地提高了模擬量輸入模塊的造價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于CMC芯片的可編程模擬量輸入模塊。這種模擬量輸入模塊能夠脫離CPU而獨(dú)立運(yùn)行，且可以對(duì)模塊進(jìn)行編程，使模塊的運(yùn)行按照用戶編寫(xiě)的符合IEC61131-1標(biāo)準(zhǔn)的程序執(zhí)行。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的一種可編程模擬量輸入模塊，包括:片上控制芯片及芯片外圍電路；
[0006]所述片上控制芯片包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊、以太網(wǎng)MAC、執(zhí)行器以及內(nèi)核；
[0007]所述芯片外圍電路包括:以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器和模擬量信號(hào)調(diào)理電路；
[0008]所述片上控制芯片通過(guò)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊與所述模擬量信號(hào)調(diào)理電路相連，所述模擬量信號(hào)調(diào)理電路將自外部接收的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理濾波后輸入所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后存儲(chǔ)；
[0009]所述片上控制芯片通過(guò)所述以太網(wǎng)MAC與所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器相連，所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器將自外部設(shè)備接收的標(biāo)準(zhǔn)程序和外部數(shù)據(jù)通過(guò)所述以太網(wǎng)MAC下載所述片上控制芯片進(jìn)行存儲(chǔ)，所述片上控制芯片還通過(guò)所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器向所述外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)程序符合所述執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)；
[0010]所述執(zhí)行器與所述內(nèi)核并行執(zhí)行所述標(biāo)準(zhǔn)程序，以及調(diào)用所述存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)和外部數(shù)據(jù)。
[0011]作為一種優(yōu)化方案，所述模擬量信號(hào)調(diào)理電路包括分壓電路、RC低通濾波電路、共模濾波電容、電壓跟隨電路、差分輸入電路；
[0012]所述自外部接收的模擬信號(hào)的正極電壓信號(hào)和負(fù)極電壓信號(hào)分別被所述分壓電路分壓后都依次經(jīng)所述RC低通濾波電路和所述共模濾波電容濾波后獲得正極濾波信號(hào)和負(fù)極濾波信號(hào)，該正極濾波信號(hào)和負(fù)極濾波信號(hào)分別經(jīng)過(guò)一所述電壓跟隨電路后輸入所述差分輸入電路的正負(fù)輸入端，所述差分輸入電路的輸出端向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊輸出單端的模擬信號(hào)。
[0013]作為一種優(yōu)化方案，所述分壓電路之前還設(shè)置有電流變電壓電路；所述電流變電壓電路用于將電流形式的所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后輸入所述分壓電路。
[0014]作為一種優(yōu)化方案，所述芯片外圍電路還包括復(fù)位電路；所述復(fù)位電路與所述片上控制芯片的復(fù)位引腳相連。
[0015]作為一種優(yōu)化方案，所述片上控制芯片還包括CAN總線控制器；所述芯片外圍電路還包括與所述CAN總線控制器對(duì)應(yīng)的CAN收發(fā)器；所述片上控制芯片通過(guò)所述CAN總線控制器與所述CAN總線收發(fā)器進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。
[0016]作為一種優(yōu)化方案，所述片上控制芯片還包括通用輸入輸出接口 ；
[0017]所述芯片外圍電路還包括與所述通用輸入輸出接口對(duì)應(yīng)的指示燈；
[0018]所述指示燈用于受所述輸入輸出接口控制，指示所述輸入輸出接口的運(yùn)行狀態(tài)。
[0019]作為一種優(yōu)化方案，所述片上控制芯片還包括存儲(chǔ)子模塊；所述存儲(chǔ)子模塊用于存儲(chǔ)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號(hào)和所述以太網(wǎng)MAC接收的所述標(biāo)準(zhǔn)程序和外部數(shù)據(jù)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0021]本發(fā)明提供的一種可編程模擬量輸入模塊基于CMC芯片設(shè)計(jì)，可以使模擬量輸入模塊脫離CPU模塊而獨(dú)立運(yùn)行，可以省去CPU模塊的成本，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的成本；一種基于CMC芯片的可編程模擬量輸入模塊可以使用符合IEC61131-1執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言對(duì)模塊進(jìn)行編程，使模塊的運(yùn)行按照用戶編寫(xiě)的程序執(zhí)行。
[0022]用戶可以使用符合執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言對(duì)本發(fā)明的一種基于CMC芯片的可編程模擬量輸入模塊進(jìn)行隨意編程，實(shí)現(xiàn)各種用戶想要的運(yùn)行方式，對(duì)模擬量輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過(guò)以太網(wǎng)或CAN總線將數(shù)據(jù)傳送到需要的地方，也可以通過(guò)以太網(wǎng)或CAN總線接收外界設(shè)備發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶編寫(xiě)的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理、執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，可以擔(dān)當(dāng)控制系統(tǒng)中小型CPU模塊的功能。
【附圖說(shuō)明】
[0023]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。附圖中:
[0024]圖1是可選的一種可編程模擬量輸入模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖2是可選的一種模擬量信號(hào)調(diào)理電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是可選的一種CAN總線收發(fā)電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是可選的一種復(fù)位電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是可選的一種以太網(wǎng)RJ45電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下文結(jié)合附圖以具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，還可以使用其他的實(shí)施例，或者對(duì)本文列舉的實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能上的修改，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)。
[0030]在本發(fā)明提供的一種可編程模擬量輸入模塊實(shí)施例，如圖1所示，包括:片上控制芯片(即:CMC芯片；control module on chip)及芯片外圍電路；
[0031]所述片上控制芯片包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊、以太網(wǎng)MAC、執(zhí)行器以及內(nèi)核；
[0032]所述芯片外圍電路包括:以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器和模擬量信號(hào)調(diào)理電路；
[0033]所述片上控制芯片通過(guò)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊與所述模擬量信號(hào)調(diào)理電路相連，所述模擬量信號(hào)調(diào)理電路將自外部接收的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理濾波后輸入所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后存儲(chǔ)；
[0034]所述片上控制芯片通過(guò)所述以太網(wǎng)MAC與所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器相連，所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器將自外部設(shè)備接收的標(biāo)準(zhǔn)程序和外部數(shù)據(jù)通過(guò)所述以太網(wǎng)MAC下載所述片上控制芯片進(jìn)行存儲(chǔ)，所述片上控制芯片還通過(guò)所述以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器向所述外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)程序符合所述執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)；
[0035]所述執(zhí)行器與所述內(nèi)核并行執(zhí)行所述標(biāo)準(zhǔn)程序，以及調(diào)用所述存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)和外部數(shù)據(jù)。
[0036]所述以太網(wǎng)MAC是指以太網(wǎng)媒體接入控制器，其用于與以太網(wǎng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0037]在圖1所示的實(shí)施例中，所述執(zhí)行器為IEC61131-3執(zhí)行器，IEC61131-3執(zhí)行器負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶編寫(xiě)好的，并且下載到CMC芯片內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)程序，使CMC芯片的行為按照用戶編寫(xiě)好的程序執(zhí)行。所述以太網(wǎng)PHY&RJ45表示采用RJ45接口的以太網(wǎng)物理接口收發(fā)電路，所述標(biāo)準(zhǔn)程序是用戶在上位機(jī)上以IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)的程序，可以在所述IEC61131-3執(zhí)行器中進(jìn)行執(zhí)行。在可編程輸入模塊中設(shè)置IEC61131-3執(zhí)行器是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)，IEC61131-3執(zhí)行器與所述內(nèi)核的并行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了輸入模塊的可編程功能，從而可以脫離傳統(tǒng)的CPU而獨(dú)立運(yùn)行。本發(fā)明可以看做是一種傳統(tǒng)CPU的替換方案，采用本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)，無(wú)需使用CPU也可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，大大減少了原結(jié)構(gòu)中CPU的制作成本。而且可編程的特點(diǎn)極大地豐富了輸入模塊的功能，用戶可以根據(jù)不同的需要對(duì)輸入模塊實(shí)現(xiàn)編程設(shè)置，在本領(lǐng)域中意義重大。
[0038]所述以太網(wǎng)MAC是指CMC芯片中的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層。CMC芯片通過(guò)該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層與外接的以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器相連，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。
[0039]所述片上控制芯片還包括存儲(chǔ)子模塊；所述存儲(chǔ)子模塊用于存儲(chǔ)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號(hào)和所述以太網(wǎng)MAC接收的所述標(biāo)準(zhǔn)程序和外部數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)芯片中的各類數(shù)據(jù)和參數(shù)，以便所述執(zhí)行器和內(nèi)核隨時(shí)調(diào)用。
[0040]作為一種實(shí)施例，在輸入量為電壓信號(hào)的情況下，圖2中電阻R21不接入。所述模擬量信號(hào)調(diào)理電路包括分壓電路、RC低通濾波電路、共模濾波電容、電壓跟隨電路、差分輸入電路。
[0041]如圖2所示，所述自外部接收的模擬信號(hào)的正極電壓信號(hào)和負(fù)極電壓信號(hào)分別被所述