一种基于FPGA和DSP的深水控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA和DSP的深水控制系统，包括FPGA现场可编程门阵列电路，FPGA现场可编程门阵列电路上分别通过CAN总线连通电平转换器、AD采集模块，AD采集模块连接传感器，FPGA现场可编程门阵列电路另一端口通信连接RS‑485通信接口，FPGA现场可编程门阵列电路和DSP数字信号处理系统相连接，DSP数字信号处理系统连接NAND FLASH内存，DSP数字信号处理系统和以太网通过以太网络连接，本系统，采用了FPGA现场可编程门阵列电路进行主控单元的设计，与整个水下控制系统有着极高的契合度，考虑主控单元的主从逻辑关系，设计时完成了硬件和系统的开发，所有在使用过程中完全可以傻瓜式连接，大大方便了工作的开展。

A deep water control system based on FPGA and DSP

The utility model discloses a FPGA and DSP deep water control system based on FPGA field programmable gate array circuit, FPGA field programmable gate array circuit are respectively connected through the CAN bus voltage converter, AD acquisition module, AD collection module connected with the sensor, FPGA field programmable gate array circuit to another port communication connection RS 485 communication FPGA interface, FPGA circuit and DSP digital signal processing system is connected with the DSP digital signal processing system is connected with the NAND FLASH memory system and Ethernet connection, the system through the Ethernet network DSP digital signal processing, the design adopts FPGA field programmable gate array circuit of the main control unit, and the control system of the underwater corresponds to a high degree, considering the master-slave logical relationship of main control unit, the design has completed the hardware and the system. In the process of use can be fool type connection, greatly facilitate the work carried out.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA和DSP的深水控制系统
本技术涉及海洋采油
，尤其是一种基于FPGA和DSP的深水控制系统。
技术介绍
目前在采油树中使用的主控单元为X86结构的单板计算机，同时辅以QNX操作系统，通过操作系统上的软件对各连接端口进行通讯和控制。使用原有的技术在日常的工作生产当中，越来越暴漏出其弊端，其主要弊端包含如下几点：系统升级困难：由于在原有设计上采用了QNX系统和X86架构的主板，那么导致系统升级不得不使系统浮出水面，打开密闭壳体并对主控单元进行拆卸才能开展下一步升级工作。系统发热量相对较大：由于X86的设计架构，导致有大量不需要的功能同时集成在标准主板上，使得整体功耗无法合理控制。产品生命周期短：由于原设计采用了X86的架构，而X86架构主要面对简单工业和消费业为主，产品更新迭代快，往往5年时间原有的设备都无法保证正常的供货。但是，这在复杂工业行业是致命的，如果产品跟着升级换代，意味着很多的软件和驱动要重新开发设计，大大增加了产品风险。由于采油树系统在水下部分是层层叠加的工作模式，那么在主控制单元和从设备主控单元就存在着权限的管理。老的采用标准主板方法由于本身设计原因，无法自动识别对接系统的主从关系，在实际生产过程中配置复杂
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于FPGA和DSP的深水控制系统，采用FPGA加DSP的设计思路，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于FPGA和DSP的深水控制系统，包括FPGA现场可编程门阵列电路和DSP数字信号处理系统，所述FPGA现场可编程门阵列电路上分别连接电平转换器、AD采集模块，所述FPGA现场可编程门阵列电路和电平转换器之间通过CAN总线连通，所述AD采集模块分别连接两个传感器，所述FPGA现场可编程门阵列电路另一端口通信连接RS-485通信接口，所述FPGA现场可编程门阵列电路和DSP数字信号处理系统相连接，所述DSP数字信号处理系统连接NANDFLASH内存，所述DSP数字信号处理系统连通以太网，所述DSP数字信号处理系统和以太网通过以太网络连接。作为本技术进一步的方案：所述FPGA现场可编程门阵列电路和DSP数字信号处理系统之间的联系方式为双向连接，数据相互传输。作为本技术进一步的方案：所述DSP数字信号处理系统和以太网络双向连接，且建立起地址访问关系。作为本技术进一步的方案：所述NANDFLASH内存进行主控单元的设计，与整个深水控制系统契合。作为本技术进一步的方案：所述AD采集模块分别连接两个传感器，分别通过温度采集和压力采集连接。与现有技术相比，本技术有益效果：本基于FPGA和DSP的深水控制系统，改变了原有的采用X86工业通用控制单元的方式，避免的多于在板资源浪费，方便了系统升级及优化，具有更高的系统可靠性，同时和整个作业系统有着更好的适配性。在不改变生产工序等情况下，可以对系统进行有效的升级，大大的降低了因配置导致出现的错误，大大减少系统的配置复杂性。附图说明图1为本技术的系统结构图。图中：1-FPGA现场可编程门阵列电路；2-DSP数字信号处理系统；3-CAN总线；4-电平转换器；5-AD采集模块；6-传感器；7-RS-485通信接口；8-NANDFLASH内存；9-以太网；10-以太网络。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，本技术实施例中，一种基于FPGA和DSP的深水控制系统，包括FPGA现场可编程门阵列电路1和DSP数字信号处理系统2，FPGA现场可编程门阵列电路1上分别连接电平转换器4、AD采集模块5，FPGA现场可编程门阵列电路1和电平转换器4之间通过CAN总线3连通，AD采集模块5分别连接两个传感器6，分别通过温度采集和压力采集连接，FPGA现场可编程门阵列电路1另一端口通信连接RS-485通信接口7，FPGA现场可编程门阵列电路1和DSP数字信号处理系统2相连接，FPGA现场可编程门阵列电路1和DSP数字信号处理系统2之间的联系方式为双向连接，数据相互传输，DSP数字信号处理系统2连接NANDFLASH内存8，NANDFLASH内存8进行主控单元的设计，与整个深水控制系统契合，DSP数字信号处理系统2连通以太网9，DSP数字信号处理系统2和以太网9通过以太网络10连接，DSP数字信号处理系统2和以太网络10双向连接，且建立起地址访问关系，本系统采用FPGA现场可编程门阵列电路1加DSP数字信号处理系统2的设计思路，可以实现根据系统自身的要求进行开发，除保留需要接口和将来可能会用到的接口，完全精简掉不需要的部分的同时，大大降低了系统功耗，同时，设计时预留的升级接口，可以实现在不改变现场情况下快速的升级；由于是从系统的需要开发设计的主控板，在加上开发软件和系统的稳定和可靠，从而可以大大提高系统的可靠性、可维修性、以及系统的适应性，同时为了进一步的实现深海自动化程度，我们对主控单元设计了不同的工作模式，通过判断通讯协议就会自动识别工作模式，确定工作逻辑状态，大大减少了人工操作配置，同时在有故障主控单元出现的时候，从设备的主控单元会自动切换的自主工作模式，并等待故障排除；在超过一定期限的后，故障仍未排除的话，从设备的主控单元会自动停止工作，预先在主控单元内设置主、从两种工作模式。正常模式的时候，主控单元都处在从控制模式；当其中一块主控单元和另一块主控单元相连接后，其中一块主控单元的外部接口和控制信号连接并正常通讯后，该主控单元则自动调用主工作模式，并对另一块主控单元进行通讯控制。综上所述：本基于FPGA和DSP的深水控制系统，采用了高可靠性，高实时性的FPGA现场可编程门阵列电路1进行主控单元的设计，与整个水下控制系统有着极高的契合度，同时由于在系统设计当初已经考虑了主控单元的主从逻辑关系，并在设计时已经完成了硬件和系统的开发，所有在使用过程中完全可以傻瓜式连接，大大方便了工作的开展。对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA和DSP的深水控制系统，包括FPGA现场可编程门阵列电路(1)和DSP数字信号处理系统(2)，其特征在于：所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)上分别连接电平转换器(4)、AD采集模块(5)，所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)和电平转换器(4)之间通过CAN总线(3)连通，所述AD采集模块(5)分别连接两个传感器(6)，所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)另一端口通信连接RS‑485通信接口(7)，所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)和DSP数字信号处理系统(2)相连接，所述DSP数字信号处理系统(2)连接NAND FLASH内存(8)，所述DSP数字信号处理系统(2)连通以太网(9)，所述DSP数字信号处理系统(2)和以太网(9)通过以太网络(10)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA和DSP的深水控制系统，包括FPGA现场可编程门阵列电路(1)和DSP数字信号处理系统(2)，其特征在于：所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)上分别连接电平转换器(4)、AD采集模块(5)，所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)和电平转换器(4)之间通过CAN总线(3)连通，所述AD采集模块(5)分别连接两个传感器(6)，所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)另一端口通信连接RS-485通信接口(7)，所述FPGA现场可编程门阵列电路(1)和DSP数字信号处理系统(2)相连接，所述DSP数字信号处理系统(2)连接NANDFLASH内存(8)，所述DSP数字信号处理系统(2)连通以太网(9)，所述DSP数字信号处理系统(2)和以太网(9)通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱毅，
申请(专利权)人：陕西中元电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61