一种多画面共享存储器的工控机制造技术

本发明专利技术公开一种多画面共享存储器的工控机，主要包含：显示装置、显示及控制处理模块、显示接口模块、输入接口模块、数据存储模块；显示及控制处理模块包含至少两个功能子模块，对输入接口模块发送来的输入信号进行处理。每个功能子模块都生成对应的显示操作画面并在显示装置上显示，不同的显示操作画面采用共同的存储器来存储其背景画面显示区域等显示区域的图像数据，从而极大地节省了显示多个画面所需的图像数据的存储空间；本发明专利技术所公开的工控机在运行过程中不包含CPU和显卡等复杂的软件，以及操作系统和显示操作画面软件等等复杂的软件，系统简单、成本低、容易被充分测试和验证，具备很高的功能安全和信息安全的特征。

An industrial computer with multi picture shared memory

The invention discloses a multi screen sharing computer, memory includes: a display device, display and control module, display interface module, memory module, data input interface module; display and control module comprises at least two sub modules, processing the input signal is sent to the input interface module. The function of each sub module to generate the corresponding display and operation screen displayed on the display device, different display operation screen using the common memory to store the background image display area of display image data area, thereby greatly saves storage space to display image data of a plurality of images required by the invention; IPC the public does not contain CPU and graphics and other complex software in the operation process, and the operating system and display operation screen software, complex software, simple system, low cost, easy to be fully tested and verified with the function of security and information security features very high.

【技术实现步骤摘要】
一种多画面共享存储器的工控机
本专利技术涉及工控机领域，尤其涉及一种采用硬件描述语言描述并实现逻辑功能的多画面共享存储器的工控机。
技术介绍
航空航天、高铁、银行、军事、石化、医疗等领域中，显示与控制系统的故障可能会导致重大的人员伤亡或者装置财产的重大损失。如“震网”“火焰”“毒区”等病毒攻击的出现，给工业界造成严重的损失。美国黑客曾经入侵花旗银行的ATM网络，让花旗蒙受至少200万美元的损失。此处所述的显示与控制系统即为工控机，简称为工控机。为了保证显示与控制系统满足功能安全的要求，IEC61508(对应国标GB/T20438:电气/电子/安全相关系统的功能安全)等标准对安全相关显示与控制系统中的工控机等电子/电气部件提出了具体的要求。在IEC61508(GB/T20438.3)中第1章规定：安全软件包括操作系统、系统软件、通信网络中的软件、显示操作画面功能、支持工具、固件以及应用程序。其中的操作系统和实现显示操作画面功能的软件异常的复杂，很难进行充分的测试和验证，从而难以满足IEC61508中的SIL4级功能安全的目标。如果按照IEC61508中关于SIL4级的要求进行操作系统和显示操作画面软件的开发，其工作量是一个非常巨大的，成本异常高昂，且开发周期非常长。另外，按照IEC61508中关于SIL4级的要求开发的操作系统和显示操作画面软件，其正常运行会依赖于特定的CPU芯片或显示芯片，如果CPU芯片或显示芯片由于损坏或升级而进行更新时，已经开发的操作系统和显示操作画面软件将需要进行非常大的改动，在维护和更新方面将面临极大的挑战，因此其生命周期短，适应性较差。其次，操作系统和显示操作画面软件的开发工具本身而言，其中可能会隐藏着错误，一旦这些开发工具中的错误被包含在操作系统和显示操作画面中，将给显示与控制系统的安全性带来巨大的隐患。最后，已有的显示与控制系统中所包含的操作系统和软件等运行机制使其可能会遭受病毒、木马等信息安全方面的威胁。综上所述，基于CPU芯片和操作系统的工控机在的主要缺点有：(1)系统复杂、开发周期长、开发成本极高；(2)系统生命周期短，适应性较差；(3)无法避免由于开发软件包含的错误致使最终软件包含错误且无法被发现；(4)信息安全性差，可能会被病毒、蠕虫、木马等感染。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺点，提供具备功能安全和信息安全特征的工控机，且所研发的工控机对于易失性存储空间具有较低的要求。所公开的工控机在运行过程中采用FPGA等可编程逻辑器件实现逻辑功能，完全不包含操作系统和CPU等复杂的软件和硬件，且不同的显示操作画面的图像数据可存储于共享存储器中，具有系统简单、容易进行充分测试和验证、成本低、生命周期长等优势。所提供的工控机稍做改动就可应用于各种领域和行业中需要采用工控机的场合。为了实现上述目的，本专利技术的一种多画面共享存储器的工控机，包含：输入装置、显示装置、图像数据存储模块、共享存储器和显示及控制处理模块：其特征在于，显示及控制处理模块实现的逻辑功能包括：从图像数据存储模块中读取显示操作画面的图像数据并存入共享存储器中；显示及控制处理模块根据不同的输入信号从图像数据存储模块中的不同区域读取图像数据，并存入共享存储器中；显示及控制处理模块从共享存储器中读取不同的图像数据，并生成对应的不同的图像信号发送至显示装置；其中，所述的显示及控制处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述并生成对应的代码，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。所述输入装置，用于将用户对输入装置的操作转化为输入信号并发送至显示及控制处理模块；所述显示装置，用于接收显示及控制处理模块发送来的图像信号，并显示所述图像信号对应的图像或画面；所述图像数据存储模块，用于存储至少两个显示操作画面的图像数据；共享存储器，由易失性存储器组成，至少能存储一个显示操作画面所对应的图像数据；显示及控制处理模块根据输入信号的不同将发送至显示装置的不同图像信号进行相互切换；其中，所述的显示及控制处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。进一步地，显示及控制处理模块根据输入信号的不同可将发送至显示装置所显示的不同图像信号进行相互切换；其中，所述的显示及控制处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。进一步地，所述的输入装置包括鼠标、轨迹球或直接按键。进一步地，当所述的输入装置包括鼠标或轨迹球时；所述显示装置所显示的显示操作画面包含以下显示区域：背景画面显示区域：用于显示显示操作画面中除空白区域以外的保持不变的图像，包含字符、数字、线条、边框、符号或汉字中的一种或多种；鼠标指针显示区域：用于在显示装置上显示鼠标指针的显示区域；鼠标控制显示区域：用于当鼠标指针位于鼠标控制显示区域的范围内，且用户点击鼠标左键后，使得对应功能子模块执行与鼠标控制显示区域对应的功能。进一步地，所述鼠标控制显示区域对应的功能包含切换至其它显示操作画面的功能；当鼠标指针位于所述鼠标控制显示区的范围内，且用户点击鼠标按键后，若鼠标控制显示区域对应的功能为切换至其它显示操作画面，使得显示及控制处理模块输出另外的显示操作画面对应的图像信号。进一步地，当所述的输入设备包括直接按键时，所述显示装置所显示的显示操作画面包含以下显示区域：背景画面显示区域：用于显示显示操作画面中除空白区域以外的保持不变的图像，包含字符、数字、线条、边框、符号或汉字中的一种或多种；直接按键控制显示区域：与直接按键和工控机逻辑处理模块所执行的功能相对应；当直接按键被按下并释放后，工控机逻辑处理模块执行与直接按键控制显示区域和直接按键对应的功能；直接按键被按下时和释放后，直接按键控制显示区域显示不同的颜色。进一步地，在所述输入装置和所述显示及控制处理模块之间包含输入接口模块，所述输入接口模块用于将输入装置生成的输入信号转化为显示及控制处理模块能处理的输入信号并发送至显示及控制处理模块。进一步地，在显示装置和显示及控制处理模块之间包含显示接口模块，所述显示接口模块用于接收显示及控制处理模块发送来的显示操作画面的图像信号，并将所述图像信号转化为显示装置能处理的图像信号并发送至显示装置。进一步地，所述的显示及控制处理模块包含画面图像信号生成子模块；所述画面图像信号生成子模块根据输入信号的不同读取图像数据存储模块中不同区域存储的图像数据，并将所读取的图像数据存入共享存储器中；所述画面图像信号生成子模块从所述共享存储器中读取图像数据生成对应的图像信号(BG_img)并输出。进一步地，所述的显示及控制处理模块包含功能画面管理子模块，所述功能画面管理子模块输出功能画面管理子模块所处状态的信号(fm_state)。进一步地，所述的显示及控制处理模块包含画面图像显示子模块，所述状态信号(fm_state)使得画面图像显示子模块从多个图像信号中选取一个对应的图像信号，并经由显示接口模块输出至显示装置。进一步地，所述的显示及控制处理模块包含用户登录子模块、功能画面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多画面共享存储器的工控机，包含输入装置、显示装置、图像数据存储模块、共享存储器和显示及控制处理模块：其特征在于，显示及控制处理模块实现的逻辑功能包括：从图像数据存储模块中读取显示操作画面的图像数据并存入共享存储器中；显示及控制处理模块根据不同的输入信号从图像数据存储模块中的不同区域读取图像数据，并存入共享存储器中；显示及控制处理模块从共享存储器中读取不同的图像数据，并生成对应的不同的图像信号发送至显示装置；其中，所述的显示及控制处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述并生成对应的代码，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。

【技术特征摘要】
1.一种多画面共享存储器的工控机，包含输入装置、显示装置、图像数据存储模块、共享存储器和显示及控制处理模块：其特征在于，显示及控制处理模块实现的逻辑功能包括：从图像数据存储模块中读取显示操作画面的图像数据并存入共享存储器中；显示及控制处理模块根据不同的输入信号从图像数据存储模块中的不同区域读取图像数据，并存入共享存储器中；显示及控制处理模块从共享存储器中读取不同的图像数据，并生成对应的不同的图像信号发送至显示装置；其中，所述的显示及控制处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述并生成对应的代码，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。2.根据权利要求1所述的多画面共享存储器的工控机，其特征在于，所述输入装置，用于将用户对输入装置的操作转化为输入信号并发送至显示及控制处理模块；所述显示装置，用于接收显示及控制处理模块发送来的图像信号，并显示所述图像信号对应的图像或画面；所述图像数据存储模块，用于存储至少两个显示操作画面的图像数据；共享存储器，由易失性存储器组成，至少能存储一个显示操作画面所对应的图像数据；显示及控制处理模块根据输入信号的不同将发送至显示装置的不同图像信号进行相互切换；其中，所述的显示及控制处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。3.根据权利要求1或2所述的多画面共享存储器的工控机，其特征在于，所述的输入装置包括鼠标、轨迹球或直接按键。4.根据权利要求3所述的多画面共享存储器的工控机，其特征在于，当所述的输入装置包括鼠标或轨迹球时；所述显示装置所显示的显示操作画面包含以下显示区域：背景画面显示区域：用于显示显示操作画面中除空白区域以外的保持不变的图像，包含字符、数字、线条、边框、符号或汉字中的一种或多种；鼠标指针显示区域：用于在显示装置上显示鼠标指针的显示区域；鼠标控制显示区域：用于当鼠标指针位于鼠标控制显示区域的范围内，且用户点击鼠标左键后，使得对应功能子模块执行与鼠标控制显示区域对应的功能。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫明霞，
申请(专利权)人：上海凌先电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31