一种具有安全保护功能的控制器架构制造技术

本发明专利技术公开了一种具有安全保护功能的控制器架构，包括电源、CPU、CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元和低边PWM输出单元，所述电源为整个控制器架构提供工作电源；所述CPU分别与CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元相连，所述FPGA与低边PWM输出单元相连。本发明专利技术加强了控制器架构的稳定性和安全性，使控制器产品具有安全保护功能，从核心控制零部件的底层执行层面，保障了大型工程机械设备运行的稳定性和安全性。大型工程机械设备运行的稳定性和安全性。大型工程机械设备运行的稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有安全保护功能的控制器架构


[0001]本专利技术涉及一种具有安全保护功能的控制器架构。

技术介绍

[0002]控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线、改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
[0003]目前在工程机械领域，例如：高空作业车、起重机、钻车、吊车等特种车辆，以及大型的自动化作业设备使用的核心控制器，通常只能实现用户发出控制指令的传输，而缺少控制指令执行情况的反馈，当特种车辆的部分零部件出现故障、失灵等情况时，无法将异常状态及时反馈至中央处理器进行处理，并且不具备部件异常、失灵等情况下的底层电信号反馈处置方案。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、安全可靠的具有安全保护功能的控制器架构。
[0005]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种具有安全保护功能的控制器架构，包括电源、CPU、CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元和低边PWM输出单元，所述电源为整个控制器架构提供工作电源；所述CPU分别与CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元相连，所述FPGA与低边PWM输出单元相连。
[0006]上述具有安全保护功能的控制器架构，所述CPU包括第一MCU和第二MCU，第一MCU和第二MCU相连，FPGA分别与第一MCU、第二MCU相连，所述数字量输入单元包括通用数字量输入模块、可变数字量输入模块和低压数字量输入模块，通用数字量输入模块包括依次连接的第一输入信号端子、第一信号调理电路和第一输出信号端子，第一输出信号端子与第二MCU相连；可变数字量输入模块包括依次连接的第二输入信号端子、第二信号调理电路和第二输出信号端子，第二输出信号端子与第二MCU相连；低压数字量输入模块包括依次连接的第三输入信号端子、第三信号调理电路和第三输出信号端子，第三输出信号端子与第二MCU相连。
[0007]上述具有安全保护功能的控制器架构，所述模拟量输入单元包括通用模拟量输入模块、电流型模拟量输入模块和电阻型模拟量输入模块；通用模拟量输入模块包括依次连接的第四输入信号端子、第四信号调理电路和第四输出信号端子，第四输出信号端子与第一MCU相连；电流型模拟量输入模块包括依次连接的第五输入信号端子、第五信号调理电路和第五输出信号端子，第五输出信号端子与第一MCU相连；电阻型模拟量输入模块包括依次连接的第六输入信号端子、第六信号调理电路和第六输出信号端子，第六输出信号端子与
第一MCU相连。
[0008]上述具有安全保护功能的控制器架构，所述CAN通讯单元包括低压PWM信号输入模块和高压PWM信号输入模块；所述高压PWM信号输入模块包括依次连接的第七输入信号端子、第一电平转换电路和第七输出信号端子，第七输出信号端子与第一MCU相连；低压PWM信号输入模块包括依次连接的第八输入信号端子、第二电平转换电路和第八输出信号端子，第八输出信号端子与第一MCU相连。
[0009]上述具有安全保护功能的控制器架构，所述开关输出单元包括第九输入信号端子、第七信号调理电路、第一电流采集电路、第一电平反馈电路和第九输出信号端子，第九输入信号端子连接第一MCU和FPGA，第九输入信号端子、第七信号调理电路、第九输出信号端子依次连接，第一电流采集电路的输入端与第九输出信号端子连接，第一电流采集电路的输出端与第一电平反馈电路的输入端相连，第一电平反馈电路的输出端与第一MCU、第二MCU相连。
[0010]上述具有安全保护功能的控制器架构，所述低边PWM输出单元包括第十输入信号端子、第八信号调理电路、第二电流采集电路、第二电平反馈电路和第十输出信号端子，第十输入信号端子连接FPGA，第十输入信号端子、第八信号调理电路、第十输出信号端子依次连接，第二电流采集电路的输入端与第十输出信号端子连接，第二电流采集电路的输出端与第二电平反馈电路的输入端相连，第二电平反馈电路的输出端与第一MCU、第二MCU相连。
[0011]上述具有安全保护功能的控制器架构，所述高边PWM输出单元包括第十一输入信号端子、第九信号调理电路、第三电流采集电路、第三电平反馈电路和第十一输出信号端子，第十一输入信号端子连接FPGA，第十一输入信号端子、第九信号调理电路、第十一输出信号端子依次连接，第三电流采集电路的输入端与第十一输出信号端子连接，第三电流采集电路的输出端与第三电平反馈电路的输入端相连，第三电平反馈电路的输出端与第一MCU、第二MCU相连。
[0012]本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的开关输出单元和高边PWM输出单元均设有电平反馈电路，在电平反馈电路的电源端增加了可控开关，一旦执行信号出现异常，可以迅速断掉此段回路，并向用户端报送异常情况，保障机械设备的运行安全，实现了高边驱动；本专利技术加强了控制器架构的稳定性和安全性，使控制器产品具有安全保护功能，从核心控制零部件的底层执行层面，保障了大型工程机械设备运行的稳定性和安全性。
[0013]2、本专利技术设有FPGA，FPGA连接带有运行诊断的低边PWM输出单元，可以对CPU进行监控，从接地端增设控制开关实现了回路保护，另外FPGA能够拓展已有的CPU资源，用户可以按需构建算法架构，实现应用功能的拓展。
[0014]3、本专利技术设有看门狗电路，看门狗能够对CPU的运行状态进行监测，如果发现程序进入死循环/跑飞，看门狗将给出复位信号，对程序进行中断/复位。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的整体结构框图。
[0016]图2为本专利技术的CPU的电路图。
[0017]图3为本专利技术的FPGA的电路图。
[0018]图4为本专利技术的数字量输入单元的电路图。
[0019]图5为本专利技术的模拟量输入单元的电路图。
[0020]图6为本专利技术的CAN通讯单元的电路图。
[0021]图7为本专利技术的开关输出单元的电路图。
[0022]图8为本专利技术的高边PWM输出单元的电路图。
[0023]图9为本专利技术的低边PWM输出单元的电路图。
实施方式
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0025]如图1所示，一种具有安全保护功能的控制器架构，包括电源、CPU、CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元和低边PWM输出单元，所述电源为整个控制器架构提供工作电源；所述CPU分别与CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元相连，所述FPGA与低边PWM输出单元相连。
[0026]如图2、图3所示，所述CPU包括第一MCU和第二MCU本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有安全保护功能的控制器架构，其特征在于：包括电源、CPU、CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元和低边PWM输出单元，所述电源为整个控制器架构提供工作电源；所述CPU分别与CAN通讯单元、模拟量输入单元、数字量输入单元、看门狗电路、FPGA、开关输出单元、高边PWM输出单元相连，所述FPGA与低边PWM输出单元相连。2.根据权利要求1所述的具有安全保护功能的控制器架构，其特征在于：所述CPU包括第一MCU和第二MCU，第一MCU和第二MCU相连，FPGA分别与第一MCU、第二MCU相连，所述数字量输入单元包括通用数字量输入模块、可变数字量输入模块和低压数字量输入模块，通用数字量输入模块包括依次连接的第一输入信号端子、第一信号调理电路和第一输出信号端子，第一输出信号端子与第二MCU相连；可变数字量输入模块包括依次连接的第二输入信号端子、第二信号调理电路和第二输出信号端子，第二输出信号端子与第二MCU相连；低压数字量输入模块包括依次连接的第三输入信号端子、第三信号调理电路和第三输出信号端子，第三输出信号端子与第二MCU相连。3.根据权利要求2所述的具有安全保护功能的控制器架构，其特征在于：所述模拟量输入单元包括通用模拟量输入模块、电流型模拟量输入模块和电阻型模拟量输入模块；通用模拟量输入模块包括依次连接的第四输入信号端子、第四信号调理电路和第四输出信号端子，第四输出信号端子与第一MCU相连；电流型模拟量输入模块包括依次连接的第五输入信号端子、第五信号调理电路和第五输出信号端子，第五输出信号端子与第一MCU相连；电阻型模拟量输入模块包括依次连接的第六输入信号端子、第六信号调理电路和第六输出信号端子，第六输出信号端子与第一MCU相连。4.根据权利要求2所述的具有安全保护功能的控制器架构，其特征在于：所述CAN通讯单元包括低压PWM信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张舒乐，冯振雄，黄剑波，李寅，熊永亮，李海，
申请(专利权)人：湖南开启时代科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：