基于光纤通信的多通道IO同步控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及工业控制领域，提供一种基于光纤通信的多通道IO同步控制系统及方法，以解决目前的IO同步控制系统同步精度不高以及抗干扰能力较弱的问题，该系统包括分发模块、PC机和IO控制模块。本发明专利技术提出的技术方案降低了同步误差而且抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤通信的多通道IO同步控制系统及方法
本专利技术涉及工业控制领域，特别涉及一种基于光纤通信的多通道IO同步控制系统及方法。
技术介绍
在雷达信号处理、图像处理和移动通信等领域，完成任何一个信号的采集、处理、存储、控制及回放，都需要多个系统或设备间进行相关的数据传输、交换、同步等操作，目前，一般采用PLC控制系统来实现IO同步控制，但是采用PLC控制系统进行IO同步控制时，IO同步控制的精度不高，并且在工业领域，控制系统一般会受到空间辐射、外引线、内部电磁这三种信号的干扰，由于PLC同步控制系统一般通过屏蔽电缆进行连接，因此对电磁辐射的屏蔽效果不好，抗干扰能力较弱。
技术实现思路
【要解决的技术问题】本专利技术的目的是提供一种基于光纤通信的多通道IO同步控制系统及方法，以解决工业领域中，目前的IO同步控制系统同步精度不高以及抗干扰能力较弱的问题。【技术方案】本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术首先涉及一种基于光纤通信的多通道IO同步控制系统，包括控制端、分发模块和至少一个IO控制模块，所述控制端与分发模块通信连接，所述分发模块包括第一FPGA单元和至少一个第一光纤端口，所述第一光纤端口与第一FPGA单元连接，其包括用于同步时钟信号输出的第一光纤收发模块和用于数据收发的第二光纤收发模块；所述IO控制模块包括第二FPGA单元、数据接口、第二光纤端口，所述数据接口、第二光纤端口均与第二FPGA单元连接，所述第二光纤端口包括用于同步时钟信号接收的第三光纤收发模块和用于数据收发的第四光纤收发模块；所述第一光纤端口的第一光纤收发模块与第二光纤端口的第三光纤收发模块通过第一光纤连接，所述第一光纤端口的第二光纤收发模块与第二光纤端口的第四光纤收发模块通过第二光纤连接。作为一种优选的实施方式，所述分发模块的第一FPGA单元包括同步时钟子单元和数据转发子单元，所述同步时钟子单元被配置成：生成同步时钟信号并将该同步时钟信号发送至IO控制模块，所述数据转发子单元被配置成：接收控制端发送的数据包，根据数据包中的端口号将该数据包转发至与端口号对应的第一光纤端口连接的IO控制模块，所述数据包至少包括端口号、时间间隔信息和IO控制信息；接收IO控制模块发送的时间间隔信息和IO控制信息并将接收到的时间间隔信息和IO控制信息以及接收该时间间隔信息和IO控制信息的第一光纤端口的端口号转发至控制端。作为另一种优选的实施方式，所述IO控制模块还包括与第二FPGA单元连接的存储单元，所述第二FPGA单元被配置成：采集数据接口的状态得到IO控制信息以及保持此IO控制信息的时间，将采集到的IO控制信息和时间间隔信息发送至分发模块或将采集到的IO控制信息和时间间隔信息保存至存储单元后再将采集到的IO控制信息和时间间隔信息发送至分发模块；接收分发模块转发的数据包和同步时钟信号，以同步时钟信号为时钟基准，根据数据包的时间间隔信息并按照数据包的IO控制信息设定数据接口的状态，或者将数据保存至存储单元后，以同步时钟信号为时钟基准，根据数据包的时间间隔信息并按照数据包的IO控制信息依次设定数据接口的状态。作为另一种优选的实施方式，所述第二FPGA单元还包括与存储单元连接的FIFO单元，所述IO控制模块还被配置成：从存储单元获取时间间隔信息和IO控制信息时，将获取到的时间间隔信息和IO控制信息保存至FIFO单元。作为另一种优选的实施方式，所述数据接口包括输入输出复用的TTL接口、TTL驱动电路，所述TTL驱动电路分别与TTL接口和第二FPGA单元连接。作为另一种优选的实施方式，所述分发模块设置有与第一FPGA单元连接的RJ45接口，所述控制端与分发模块的第一FPGA单元通过RJ45接口连接。作为另一种优选的实施方式，所述分发模块还包括RS422接口和/或GPIO接口，所述RS422接口和/或GPIO接口均与第一FPGA单元连接。作为另一种优选的实施方式，所述控制端为PC机，所述存储单元为DDR2存储单元。本专利技术还涉及一种基于光纤通信的多通道IO同步控制方法，包括数据下发流程和数据上传流程，所述数据下发流程包括：控制端发送数据包到分发模块，所述数据包中至少包含端口号、时间间隔信息、IO控制信息；分发模块接收控制端发送的数据包，生成同步时钟信号，并将同步时钟信号通过与端口号对应的第一光纤端口的第一光纤收发模块发送至IO控制模块，并将接收到的数据包通过与端口号对应的第一光纤端口的第二光纤收发模块发送至IO控制模块；IO控制模块接收分发模块发送的数据包和同步时钟信号，以同步时钟信号为时钟基准，根据数据包的时间间隔信息并按照数据包的IO控制信息依次设定数据接口的状态，或者在保存数据包中的IO控制信息和时间间隔信息后，以同步时钟信号为时钟基准，根据数据包的时间间隔信息并按照数据包的IO控制信息依次设定数据接口的状态，所述数据上传流程包括：IO控制模块采集数据接口的状态得到IO控制信息以及保持此IO控制信息的时间，将采集到的IO控制信息和时间间隔信息通过第二光纤端口的第四光纤收发模块发送至分发模块或将采集到的IO控制信息和时间间隔信息保存至存储单元后再将采集到的IO控制信息和时间间隔信息通过第二光纤端口的第四光纤收发模块发送至分发模块；分发模块接收IO控制模块发送的IO控制信息和时间间隔信息并将接收到的IO控制信息、时间间隔信息以及接收该IO控制信息的第一光纤端口的端口号转发至控制端。作为一种优选的实施方式，还包括：IO控制模块从存储单元获取时间间隔信息和IO控制信息时，将获取到的时间间隔信息和IO控制信息保存至FIFO单元。【有益效果】本专利技术提出的技术方案具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的IO同步控制系统中，分发模块与IO控制模块通过光纤连接，速度快、抗干扰能力强。(2)本专利技术利用分发模块进行数据分发，而且分发模块、IO控制模块的端口均采用数据与同步时钟相分离的设计方式，降低了同步误差。附图说明图1为本专利技术的实施例一提供的基于光纤通信的多通道IO同步控制系统的结构框图。图2为本专利技术的实施例一提供的分发模块的结构框图。图3为本专利技术的实施例一提供的IO控制模块的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，也不是对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例一实施例一提供一种基于光纤通信的多通道IO同步控制系统，如图1所示，该系统包括分发模块1、PC机3和IO控制模块2，下面分别对组成系统的各个模块进行详细说明。如图2所示，分发模块1包括FPGA单元11、RJ45接口12、RS422接口13、GPIO接口14、RAM存储器16和32个光纤端口，RJ45接口12、RS422接口13、GPIO接口14、RAM存储器16和32个光纤端口均与FPGA单元11连接。32个光纤端口具有相同的电路原理结构，以光纤端口15为例进行说明，光纤端口15包括用于同步时钟信号输出的光纤收发模块和用于数据收发的光纤收发模块，具体地，用于同步时钟信号输出的光纤收发模块采用1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤通信的多通道IO同步控制系统，其特征在于包括控制端、分发模块和至少一个IO控制模块，所述控制端与分发模块通信连接，所述分发模块包括第一FPGA单元和至少一个第一光纤端口，所述第一光纤端口与第一FPGA单元连接，其包括用于同步时钟信号输出的第一光纤收发模块和用于数据收发的第二光纤收发模块；所述IO控制模块包括第二FPGA单元、数据接口、第二光纤端口，所述数据接口、第二光纤端口均与第二FPGA单元连接，所述第二光纤端口包括用于同步时钟信号接收的第三光纤收发模块和用于数据收发的第四光纤收发模块；所述第一光纤端口的第一光纤收发模块与第二光纤端口的第三光纤收发模块通过第一光纤连接，所述第一光纤端口的第二光纤收发模块与第二光纤端口的第四光纤收发模块通过第二光纤连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤通信的多通道IO同步控制系统，其特征在于包括控制端、分发模块和至少一个IO控制模块，所述控制端与分发模块通信连接，所述分发模块包括第一FPGA单元和至少一个第一光纤端口，所述第一光纤端口与第一FPGA单元连接，其包括用于同步时钟信号输出的第一光纤收发模块和用于数据收发的第二光纤收发模块；所述IO控制模块包括第二FPGA单元、数据接口、第二光纤端口，所述数据接口、第二光纤端口均与第二FPGA单元连接，所述第二光纤端口包括用于同步时钟信号接收的第三光纤收发模块和用于数据收发的第四光纤收发模块；所述第一光纤端口的第一光纤收发模块与第二光纤端口的第三光纤收发模块通过第一光纤连接，所述第一光纤端口的第二光纤收发模块与第二光纤端口的第四光纤收发模块通过第二光纤连接。2.根据权利要求1所述的基于光纤通信的多通道IO同步控制系统，其特征在于所述分发模块的第一FPGA单元包括同步时钟子单元和数据转发子单元，所述同步时钟子单元被配置成：生成同步时钟信号并将该同步时钟信号发送至IO控制模块，所述数据转发子单元被配置成：接收控制端发送的数据包，根据数据包中的端口号将该数据包转发至与端口号对应的第一光纤端口连接的IO控制模块，所述数据包至少包括端口号、时间间隔信息和IO控制信息；接收IO控制模块发送的时间间隔信息和IO控制信息并将接收到的时间间隔信息和IO控制信息以及接收该时间间隔信息和IO控制信息的第一光纤端口的端口号转发至控制端。3.根据权利要求2所述的基于光纤通信的多通道IO同步控制系统，其特征在于所述IO控制模块还包括与第二FPGA单元连接的存储单元，所述第二FPGA单元被配置成：采集数据接口的状态得到IO控制信息以及保持此IO控制信息的时间，将采集到的IO控制信息和时间间隔信息发送至分发模块或将采集到的IO控制信息和时间间隔信息保存至存储单元后再将采集到的IO控制信息和时间间隔信息发送至分发模块；接收分发模块转发的数据包和同步时钟信号，以同步时钟信号为时钟基准，根据数据包的时间间隔信息并按照数据包的IO控制信息设定数据接口的状态，或者将数据保存至存储单元后，以同步时钟信号为时钟基准，根据数据包的时间间隔信息并按照数据包的IO控制信息依次设定数据接口的状态。4.根据权利要求3所述的基于光纤通信的多通道IO同步控制系统，其特征在于所述第二FPGA单元还包括与存储单元连接的FIFO单元，所述IO控制模块还被配置成：从存储单元获取时间间隔信息和IO控制信息时，将获取到的时间间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴必广，戴荣，阴陶，林峰，
申请(专利权)人：成都傅立叶电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51