本發(fā)明涉及工業(yè)級控制系統(tǒng)中的組態(tài)功能領(lǐng)域，具體涉及一種基于域存儲的算法執(zhí)行方法。

背景技術(shù)：

數(shù)字化儀控系統(tǒng)控制著核電站300多個系統(tǒng)近萬套設(shè)備，是核電站的控制中樞，核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)由于安全性、可靠性要求極高，是核電裝備國產(chǎn)化最重要、最困難的部分。

組態(tài)算法的執(zhí)行是DCS實(shí)現(xiàn)組態(tài)功能的重要組成部分，具有運(yùn)算數(shù)據(jù)量大、邏輯功能復(fù)雜、算法種類多等特點(diǎn)，包含邏輯運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算、時間運(yùn)算等基礎(chǔ)運(yùn)算，以及工程應(yīng)用類如PID控制、RTD溫度計算等復(fù)雜運(yùn)算，是DCS系統(tǒng)中的核心部分。

目前組態(tài)算法的實(shí)現(xiàn)主要分為兩種：

第一種為基于嵌入式軟件的實(shí)現(xiàn)方式，工程師站完成圖形化的組態(tài)編程后，下裝到控制器模塊內(nèi)，受限于控制器芯片如ARM、PowerPC等，每次只能執(zhí)行組態(tài)的一個算法塊，算法執(zhí)行效率低，每周期運(yùn)算時間不確定等諸多缺點(diǎn)。

第二種為基于FPGA的實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)不同的工程應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)行不同算法組態(tài)程序編寫后燒寫到FPGA芯片當(dāng)中。但是每次針對不同的應(yīng)用需要燒寫不同的程序，并且DCS系統(tǒng)的代碼驗(yàn)證工作流程復(fù)雜且時間較長，增加不必要的工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于域存儲的算法執(zhí)行方法，具有可靠性高、算法執(zhí)行效率高、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)算法執(zhí)行過程中的缺點(diǎn)，可完成復(fù)雜的組態(tài)功能計算，提高DCS系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于域存儲的算法執(zhí)行方法，所有過程均在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，包含以下步驟：

第一步：算法執(zhí)行器啟動前進(jìn)行初始化工作，等待算法執(zhí)行開始的觸發(fā)信號；

第二步：刷新輸入數(shù)據(jù)到FPGA內(nèi)部雙口RAM內(nèi)，包括輸入緩沖區(qū)數(shù)據(jù)、參數(shù)變量數(shù)據(jù)，刷新完成后將輸入數(shù)據(jù)搬運(yùn)到內(nèi)部存儲器當(dāng)中；

第三步：執(zhí)行算法組態(tài)代碼，算法模塊庫包含浮點(diǎn)計算器；

第四步：刷新輸出數(shù)據(jù)，將輸出數(shù)據(jù)從內(nèi)部存儲器搬運(yùn)到FPGA內(nèi)部雙口RAM內(nèi)；

第五步：計算輸出數(shù)據(jù)的CRC，將CRC值寫入FPGA內(nèi)部雙口RAM內(nèi)。

第一步中所述的初始化工作包括檢查數(shù)據(jù)區(qū)各部分?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，偽代碼下裝。

第三步中所述的浮點(diǎn)計算器包含2-4個浮點(diǎn)計算單元。

第三步中所述的執(zhí)行算法組態(tài)代碼的具體方式為：

當(dāng)某一算法模塊被調(diào)用，算法執(zhí)行器將必要的數(shù)據(jù)寫入寄存器，將系統(tǒng)總線的讀寫權(quán)及算法模塊庫內(nèi)部總線的讀寫權(quán)賦予該算法模塊，然后啟動該算法模塊；該算法模塊根據(jù)寄存器當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，若需要浮點(diǎn)計算，通過浮點(diǎn)計算單元總線調(diào)用上述的浮點(diǎn)計算器。

本發(fā)明的顯著效果在于：

(1)采用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)算法組態(tài)功能，運(yùn)算速度快、運(yùn)行可靠性高。

(2)算法組態(tài)可以在線配置，無需重新下載FPGA，靈活性高。

(3)偽代碼、各個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)均保存在不同的存儲域當(dāng)中，通過算法執(zhí)行器的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)偽代碼與算法庫的鏈接，完成算法組態(tài)功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的基于域存儲的算法執(zhí)行方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的基于域存儲的算法執(zhí)行方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種基于域存儲的算法執(zhí)行方法，包含以下步驟：

第一步：算法執(zhí)行器啟動前進(jìn)行一系列初始化工作，包括檢查數(shù)據(jù)區(qū)各部分的數(shù)據(jù)一致性，偽代碼下裝；執(zhí)行完成上述步驟后，等待算法執(zhí)行開始的觸發(fā)信號；

第二步：刷新輸入數(shù)據(jù)到FPGA內(nèi)部雙口RAM內(nèi)，包括輸入緩沖區(qū)數(shù)據(jù)、參數(shù)變量數(shù)據(jù)，刷新完成后將輸入數(shù)據(jù)搬運(yùn)到內(nèi)部存儲器當(dāng)中；

第三步：執(zhí)行算法組態(tài)代碼，算法模塊庫包含浮點(diǎn)計算器，所述的浮點(diǎn)計算器包含2-4個浮點(diǎn)計算單元；

當(dāng)某一算法模塊被調(diào)用，算法執(zhí)行器將必要的數(shù)據(jù)寫入寄存器，將系統(tǒng)總線的讀寫權(quán)及算法模塊庫內(nèi)部總線的讀寫權(quán)賦予該算法模塊，然后啟動該算法模塊；該算法模塊根據(jù)寄存器當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，若需要浮點(diǎn)計算，通過浮點(diǎn)計算單元總線調(diào)用上述的浮點(diǎn)計算器。

第四步：刷新輸出數(shù)據(jù)，將輸出數(shù)據(jù)從內(nèi)部存儲器搬運(yùn)到FPGA內(nèi)部雙口RAM內(nèi)；

第五步：計算輸出數(shù)據(jù)的CRC，將CRC值寫入FPGA內(nèi)部雙口RAM內(nèi)，該周期執(zhí)行完成。