一种基于串口网络的IO数字量监测端口扩展方法技术

一种基于串口网络的IO数字量监测端口扩展方法，包括，S1、将带FPGA监测逻辑的监测板卡挂接到由一块带微控制器的板卡控制的串口网络上；S2、由分布在监测板卡上的FPGA监测逻辑对I/O型数字量进行监测，并将FPGA监测逻辑对I/O型数字量的监测结果通过串口网络传给微控制器；S3、由微控制器完成对I/O型数字量监测结果信息的整理校正，提供监测报告。本发明专利技术所述方法将扩展的I/O型数字量端口在其他板卡上实现，通过串口总线将测试信息传回到微处理器板卡上，这样在微处理器板卡上无需实现监测I/O型数字量相关功能的电路，从而可以使微处理器板卡更好地完成其他功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及工业控制系统的监测领域，特别是设及一种基于串口网络的10数字 量监测端口扩展方法。
技术介绍
10(或写成I/O)型数字量是工业控制系统中常常监测的一类信号，其通常作为嵌 入式系统中的开关信号，在系统的运行过程中控制系统进行从一个状态到另一个状态的转 换。因此，对I/O型数字量进行实时监测可W有助于更好地了解系统的运行状态和运行进 程，便于及时纠正系统运行偏差，调整系统运行节奏，提高系统运行效率。现有技术通常采 用微控制器直接对I/O型数字量监测，但是，当需要监测的I/O型数字量规模超过微处理器 I/O型数字量端口所能监测的最大位数时，就需要对微处理器的I/O型数字量端口进行扩 展。直接的方法是在带有微处理器的板卡上面利用FPGA进行扩展，运样在使用上，微处理 器就可W将扩展的I/O型数字量端口像自己原生的端口一样使用。但运样的I/O型数字量 端口扩展方式会占用板卡的大量面积，同时监测板卡一般并不仅仅对I/O型数字量进行监 控，各种模拟量、状态信息等等往往也都在监测之列，当因为扩展I/O型数字量端口而占据 大量板卡面积时，难免影响其他监测功能的正常实现。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：提供一种基于串口网络的10型数字量监测端口扩 展方法，解决现有技术中的扩展方法式会占用板卡的大量面积，同时难免影响其他监测功 能的正常实现的问题。 阳004] 本专利技术的技术方案为： 阳0化]一种基于串口网络的I/O型数字量监测端口扩展方法，包括，S1、将带FPGA监测逻 辑的监测板卡挂接到由一块带微控制器的板卡控制的串口网络上；S2、由分布在监测板卡 上的FPGA监测逻辑对I/O型数字量进行监测，并将FPGA监测逻辑对I/O型数字量的监测 结果通过串口网络传给微控制器；S3、由微控制器完成对I/O型数字量监测结果信息的整 理校正，提供监测报告。 进一步地，带微控制器的板卡和带FPGA监测逻辑的监测板卡间的串口网络中的 通信信号分为S类：串口通信控制信号、串口数据信号和时钟同步信号。 进一步地，包括，分别建立微控制器到各个带FPGA监测逻辑的监测板卡间的串口 通信控制信号；微控制器通过循环置每个带FPGA监测逻辑的监测板卡的串口通信控制信 号有效来控制带FPGA监测逻辑的监测板卡的串口数据发送；微控制器通过发送时钟同步 信号来控制带FPGA监测逻辑的监测板卡的时间与微控制器时间同步。 进一步地，串口通信控制信号由一位I/O型控制信号构成，将各个带FPGA监测逻 辑的监测板卡的一个I/O端口中的一位分别连接到微控制器的I/O型端口的不同位上，微 控制器通过向带FPGA监测逻辑的监测板卡发送有效信号对应的电平信号来控制带FPGA监 测逻辑的监测板卡的串口数据发送。 进一步地，微控制器通过向带FPGA监测逻辑的监测板卡发送有效信号对应的电 平信号来控制带FPGA监测逻辑的监测板卡的串口数据发送，I/O型控制信号有两种状态， 选择其中一种状态作为有效状态，另一种状态即为无效状态。 进一步地，微控制器通过循环置每个带FPGA监测逻辑的监测板卡的控制信号有 效来控制带FPGA监测逻辑的监测板卡的串口数据发送，微控制器在开始状态置串口通信 控制信号无效，在监测开始后，将循环置对各个带FPGA监测逻辑的监测板卡间的串口通信 控制信号，带FPGA监测逻辑的监测板卡检测到串口通信控制信号有效后，则通过串口总线 向微控制器发送一帖I/O监测结果数据。 进一步地，每次置一个带FPGA监测逻辑的监测板卡的串口通信控制信号有效，在 完成本次串口帖接受后置所有串口通信控制信号无效，完成本次串口帖消息处理后置下一 个带FPGA监测逻辑的监测板卡对应的串口通信控制信号有效。 进一步地，由分布在监测板卡上的FPGA监测逻辑对各自I/O型数字量进行监测， FPGA监测逻辑包括本地计时逻辑，即通过FPGA本身的晶振对本地时间进行计时，所记时间 称为本地时间。 进一步地，由分布在监测板卡上的FPGA监测逻辑对各自I/O型数字量进行监测， 当被监测的I/O型数字量发生变化时，FPGA生成一帖串口数据，串口帖数据中包括被监测 I/O型数字量当前的状态W及I/O型数字量发生变化的时间，其中I/O型数字量发生变化的 时间为当前FPGA监测逻辑的本地时间。 进一步地，时钟同步信号是由微处理器发出，所有带FPGA监测逻辑的监测板卡 接收的周期型脉冲信号，所述的周期型脉冲信号，该周期型脉冲信号的周期T应该满足其中1曰开；[1116。。。;1";。(5为需要进行监测的最长 时间。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： 本专利技术所述方法将扩展的I/O型数字量端口在其他板卡上实现，通过串口总线将 测试信息传回到微处理器板卡上，运样在微处理器板卡上无需实现监测I/O型数字量相关 功能的电路，从而可W使微处理器板卡更好地完成其他功能。除此之外，本专利技术所述的方法 微处理器与I/O型数字量监控可W异步工作，即I/O型数字量的监控工作完全由带FPGA的 板卡完成，微处理器仅需在监测完成后完成监测结果信息的处理工作即可，运样即可W在 保证监测实时性的基础上，让微处理器摆脱实时查询或监测处理I/O型数字量变化等CPU 依赖型工作，从而完成更多其他功能。为了保证多个板卡测试的I/O型数字量变化结果 具有可比性，本专利技术所述方法通过由微处理器发送时钟同步脉冲的方式，使扩展I/O型数 字量端口所需的带FPGA监测逻辑的板卡同步为微处理器所在板卡的时间，从而使所有带 FPGA监测逻辑的板卡测得的I/O型数字量变化结果均具有同样地时间基准，克服了多板卡 间时间同步的问题。【附图说明】 图1为本专利技术实施例所使用的微控制器功能结构图； 图2为本专利技术实施例所使用的电路逻辑连接图； 图3为本专利技术微处理器中主循环处理逻辑流程图。【具体实施方式】 本专利技术的一种基于串口网络的I/O型数字量监测端口扩展方法，将独立的带FPGA 监测逻辑的监测板卡挂接到由一块带微控制器板卡控制的串口网络上，由分布在监测板卡 上的FPGA监测逻辑对各自I/O型数字量进行监测，并将FPGA监测逻辑对I/O型数字量的 监测结果通过串口网络传给微控制器，最终由微控制器完成对I/O型数字量监测结果信息 的整理校正，提供监测报告。 带微控制器的板卡和带FPGA监测逻辑的监测板卡间的串口网络中的通信信号分 为S类：串口通信控制信号、串口数据信号和时钟同步信号。将带FPGA监测逻辑的监测板 卡和带微控制器的板卡同时挂接在一条共享的串口总线上，并且分别建立微控制器到各个 带FPGA监测逻辑的监测板卡间的串口通信控制信号。微控制器通过循环置每个带FPGA监 测逻辑的监测板卡的串口通信控制信号有效来控制带FPGA监测逻辑的监测板卡的串口数 据发送。微控制器通过发送时钟同步信号来控制带FPGA监测逻辑的监测板卡的时间与微 控制器时间同步。[00巧所述的串口通信控制信号由一位I/O型控制信号构成，将各个带FPGA监测逻辑的 监测板卡的一个I/O端口中的一位分别连接到微控制器的I/O型端口的不同位上，微控制 器通过向带FPGA监测逻辑的监测板卡发送有效信号对应的电平信号来控制带FPGA监测逻 辑的监测板卡的串口数据发送。 所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于串口网络的IO数字量监测端口扩展方法，其特征在于，包括，S1、将带FPGA监测逻辑的监测板卡挂接到由一块带微控制器的板卡控制的串口网络上；S2、由分布在监测板卡上的FPGA监测逻辑对I/O型数字量进行监测，并将FPGA监测逻辑对I/O型数字量的监测结果通过串口网络传给微控制器；S3、由微控制器完成对I/O型数字量监测结果信息的整理校正，提供监测报告。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，叶绍凯，崔宇，刘思东，邱枫，隋强强，丁万兵，张磊，李慧，仲宇，解月江，孙鹏，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11