一种用于嵌入式控制系统的控制器及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于嵌入式控制系统的控制器及其控制方法，属于工业控制领域。提供了一种用于嵌入式控制系统的控制器，所述控制器保留实现逻辑或数学计算和通信功能的电路，剔除IO处理电路，所述控制器以CAN、CANFD和/或LIN通信方式与智能传感器和/或智能执行器相连，所述智能传感器和/或智能执行器用于实现剔除的所述IO处理电路的功能。本发明专利技术提供的控制器及其控制方法能够使得控制器尺寸减小、重量减轻、成本降低、可靠性提高，并且控制器接口引脚数量减少，嵌入式控制系统的线束减少，嵌入式控制系统开发工作减少、柔性增强，在工业控制、汽车和军工等相关领域具有良好的应用前景。

A controller for embedded control system and its control method

The invention discloses a controller for embedded control system and a control method thereof, belonging to the field of industrial control. A controller for embedded control systems that retains circuits that implement logical or mathematical computing and communication functions and eliminate IO processing circuits, which are connected to an intelligent sensor and / or an intelligent actuator in a CAN, CANFD, and / or LIN communication, and the intelligent sensor and / or intelligent executor. The function of the IO processing circuit is realized. The controller and the control method provided by the invention can reduce the size of the controller, reduce the weight, reduce the cost, improve the reliability, reduce the number of the interface pins of the controller, reduce the wiring harness of the embedded control system, reduce the development work of the embedded control system, enhance the flexibility, and in the industrial control, automobile and army. The fields of industry and other related fields have good prospects for application.

【技术实现步骤摘要】
一种用于嵌入式控制系统的控制器及其控制方法
本专利技术涉及工业控制领域，特别涉及一种用于嵌入式控制系统的控制器及其控制方法。
技术介绍
所谓嵌入式应用技术，是指将一个具有完整功能的小型或微型机装置作为一个部件或子系统，与载体有机地构成一个更可靠的技术稳定性的功能更强大和完善的系统，工业嵌入式系统的主要指标要求：实时性、高效率、安全稳定性与可靠性以及结构紧凑、易于剪裁、良好的开放性。实时性就是事件驱动能力与时间驱动能力，其基础是内核的结构模式与进程管理机制；高效率包括系统的启动速度与运行速度及消息传递效率等；而稳定性与可靠性包括稳定性、安全性与容错能力等有关的性能指标。目前在嵌入式控制系统中，控制器会尽量集成传感器的采集电路和执行器的驱动电路，从而使不同应用的嵌入式控制系统的控制器千差万别，不能标准化。此外，目前在嵌入式控制系统的控制器是由处理器芯片，电源芯片，晶振芯片，接口芯片等分立芯片通过PCB互联构成的，在这种情况下，芯片化的控制器是不可能的。并且，此种控制器存在PCB板级开发工作量大、线束较多、引脚多、可靠性较差等缺点。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种用于嵌入式控制系统的控制器及其控制方法。所述技术方案如下：一方面，提供了一种用于嵌入式控制系统的控制器，所述控制器保留实现逻辑或数学计算和通信功能的电路，剔除IO处理电路，所述控制器以CAN、CANFD和/或LIN通信方式与智能传感器和/或智能执行器相连，所述智能传感器和/或智能执行器用于实现剔除的所述IO处理电路的功能。优选地，所述控制器具有一组或多组CAN、CANFD和/或LIN通信引脚。优选地，所述智能传感器用于：将测定的物理量转换为数字信号；对传感器本身的状态进行诊断；将物理量和传感器本身的状态以所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式发给所述控制器；所述智能执行器用于：接收所述控制器以所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式发送的指令并执行指令相应操作；对执行器本身的状态进行诊断；将执行器本身的状态以所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式发给所述控制器。优选地，剔除的所述IO处理电路的功能模块包括：I/O事件控制器、时间相关的I/O信号输入/输出、I/O模数转换器、I/O输入输出、用于与外部模块通信的I/O总线控制器。优选地，所述智能传感器和/或智能执行器包括所述I/O事件控制器、时间相关的I/O信号输入/输出、I/O模数转换器、I/O输入输出、用于与外部模块通信的I/O总线控制器。优选地，所述控制器包括：微处理器、程序数据存储器、电源、时钟发生器、总线系统、I/O中断控制器、看门狗模块以及用于所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式的I/O总线控制器、收发器和接口电路。优选地，所述微处理器包括控制单元和算术单元，所述微处理器为4位、8位、16位或32位的微处理器；所述程序数据存储器包括非易失性只读存储器；所述数据存储器包括非易失性或易失性读/写存储器；所述总线系统包括4位宽、8位宽、16位宽或32位宽的数据连接。另一方面，提供了一种根据上述方案所述的控制器的控制方法，该控制方法包括以下步骤：所述控制器以CAN、CANFD和/或LIN通信方式从所述智能传感器获得所需物理量的数值；以所述数值为输入由所述控制器的预设程序计算出相应控制数值，并将该控制数值以所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式发给所述智能执行器；所述智能执行器收到控制信号后，执行所述控制数值对应的控制指令相应操作。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：1、由于剔除了各种IO处理电路，PCB的面积大幅减小，重量减轻，甚至可以完全不采用PCB而釆用芯片的连接和封装技术将控制器封装成芯片，形成芯片式控制器，从而使得控制器整体的尺寸减小，重量减轻；2、采用本控制器，PCB板级开发工作量大幅减少，甚至可以完全没有板级开发，因为控制器就是一个芯片，不需要板级开发。那么，在传统控制器板级开发中可能引入的错误就不再会引入，所以控制器可靠性会提高；另外，开发工作减少，开发费降低；3、由于只保留通信和电源，控制器与外部的接口，也就是控制器的引脚大幅减少，那么连接控制器的线束会大幅减少，线束的成本会降低，线束的布置等线束的开发工作会减少，开发费用会下降；4、目前不同应用的嵌入式控制器差异很大，例如，发动机控制器和ESP控制器是完全不同的，其根本原因是不同应用所需采集的物理信号和所需驱动控制的器件各不相同，如果将这些差异部分移出控制器，移入智能传感器和/或智能执行器，不同应用就可以采用相同的控制器，本控制器正是实现了这一功能，一个控制器可以适用于各种不同的应用中，使得控制系统的柔性增强；5、由于控制器尺寸减小，重量减轻，线束和引脚减少，使得控制器的成本降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中一种传统的用于嵌入式控制系统的控制器结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的控制器结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的1×LIN和1×CAN控制器结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的3×LIN和1×CAN控制器结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的2×LIN和1×CANFD控制器结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的控制器的控制方法流程示意图。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，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，“多组”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的控制器，其特征在于，通过保留实现逻辑或数学计算和通信功能的电路，剔除IO处理电路，然后控制器以CAN、CANFD和/或LIN通信方式与智能传感器和/或智能执行器相连，智能传感器和/或智能执行器用于实现剔除的所述IO处理电路的功能，能够使得控制器尺寸减小、重量减轻、成本降低、可靠性提高，并且控制器接口引脚数量减少，嵌入式控制系统的线束减少，嵌入式控制系统开发工作减少、柔性增强，在工业控制、汽车和军工等相关领域具有良好的应用前景。下面结合具体实施例，对本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的控制器作进一步说明。实施例1图1是现有技术中一种传统的用于嵌入式控制系统的控制器结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的控制器结构示意图。如图1-2所示，本专利技术实施例提供的用于嵌入式控制系统的控制器相对于传统控制器，只保留实现逻辑或数学计算和通信功能的电路，剔除IO处理电路，并将控制器以CAN、CANFD和/或LIN通信方式与智能传感器和智能执行器相连，而智能传感器和/或智能执行器用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于嵌入式控制系统的控制器，其特征在于，所述控制器保留实现逻辑或数学计算和通信功能的电路，剔除IO处理电路，所述控制器以CAN、CAN FD和/或LIN通信方式与智能传感器和/或智能执行器相连，所述智能传感器和/或智能执行器用于实现剔除的所述IO处理电路的功能。

【技术特征摘要】
1.一种用于嵌入式控制系统的控制器，其特征在于，所述控制器保留实现逻辑或数学计算和通信功能的电路，剔除IO处理电路，所述控制器以CAN、CANFD和/或LIN通信方式与智能传感器和/或智能执行器相连，所述智能传感器和/或智能执行器用于实现剔除的所述IO处理电路的功能。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器具有一组或多组CAN、CANFD和/或LIN通信引脚。3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述智能传感器用于：将测定的物理量转换为数字信号；对传感器本身的状态进行诊断；将物理量和传感器本身的状态以所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式发给所述控制器；所述智能执行器用于：接收所述控制器以所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式发送的指令并执行指令相应操作；对执行器本身的状态进行诊断；将执行器本身的状态以所述CAN、CANFD和/或LIN通信方式发给所述控制器。4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，剔除的所述IO处理电路的功能模块包括：I/O事件控制器、时间相关的I/O信号输入/输出、I/O模数转换器、I/O输入输出、用于与外部模块通信的I/O总线控制器。5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述智...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨镝，
申请(专利权)人：一汽大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22