[发明专利]基于龙芯的分布式多处理器控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统或一种新发明的控制器，特别是一种基于多个中国自主知识产权的龙芯处理器协同处理的控制系统，属于控制系统技术领域。

背景技术

现有的控制系统是由单个处理器进行信息处理和进行控制的，对于某些特殊的用对象和应用领域，需要进行复杂信息的采集和处理，并对被控制对象的进行复杂的控制，这样对于单个处理器构成的控制系统对于处理器的性能要求很高，并且很难完成任务。

本发明利用中国自主知识产权的龙芯处理器2E所特有的多处理器交互总线，结合当前的可编程器件的发展，以及外围接口器件构成基于龙芯的分布式多处理器控制系统。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于多个中国自主知识产权的龙芯处理器协同处理的控制系统，以该控制系统或控制器为主，布置相应的传感器和执行器，完成外部该控制系统信息采集功能，并提供给该控制系统，该控制系统中控制单元利用相关硬件和软件技术实现多个龙芯处理器协同处理，每个龙芯处理器分担不同的功能和任务，其中某个龙芯处理器故障，相应的功能和任务由其他的龙芯处理器承担，保障控制系统的可靠运行。

控制系统或控制器实现多个的龙芯处理器协同处理工作；具有通用应用对象和应用领域需要的基本接口和总线，可以完成外部数字信号和模拟信号的采集，进行PWM驱动控制，具备音频和视频功能，支持IDE硬盘和网络接口，支持RS232和RS422接口，支持USB接口和红外接口，支持无线通讯功能，具有CAN总线功能等。并且可以根据复杂应用对象和特殊应用领域，对协同工作龙芯处理器从2个到最多达8个定制，同时接口和总线进行裁减和添加。

为实现上述目的，本发明利用中国自主知识产权的龙芯处理器2E所特有的多处理器交互总线，结合当前的可编程器件的发展，以及外围接口器件构成基于龙芯的分布式多处理器控制系统。

本发明的技术方案

本发明是由控制单元和功能模块单元组成，其中控制单元可以由从2个到8个龙芯处理器2E和各自的程序FLASH构成，通过共用的系统总线与功能模块单元进行通讯；功能模块单元包括数字和模拟信号采集模块、音频视频和无线通讯模块、IDE硬盘和网络接口模块、RS232和RS422以及PWM驱动模块、USB和红外接口CAN总线模块；控制单元和功能模块单元之间的信息交互采用可编程器件设计的总线协调器负责协调；它们之间的连接关系为：控制单元通过龙芯处理器2E的数据总线和共用的系统总线相连，共用的系统总线与功能模块单元通过标准总线定义相连接，控制单元和功能模块单元在共用的系统总线进行通讯，功能模块单元包括数字和模拟信号采集模块、音频视频和无线通讯模块、IDE硬盘和网络接口模块、RS232和RS422以及PWM驱动模块、USB和红外接口CAN总线模块；采用可编程逻辑器件设计的总线协调器负责协调处理单元和外围功能模块之间的信息交互。

采用的可编程器件设计的总线协调器，主要包括任务分配、空闲监测、优先处理、处理器状态监测4个功能模块；总线协调器功能模块连接关系为：其中任务分配模块输入端和系统总线相连，其输出端和控制单元的龙芯处理器相连，任务分配模块主要负责控制系统或控制器的任务分配给具体的龙芯处理器处理，在系统工作前已经划分好，并根据处理器状态进行动态的调整；空闲监测模块的输入端和控制单元以及系统总线相连，空闲监测模块的输出端管理具体的任务分配，空闲监测模块负责监测总线或处理器空闲和忙的情况，是否有事件请求，以及被请求对象的是否空闲等；优先处理模块的输入端和控制单元以及系统总线相连，优先处理模块的输出端将请求进行优先处理排队等候被请求对象空闲状态，优先处理模块是当总线或处理器请求时，被请求对象没有处于空闲状态，将请求进行优先处理排队等候被请求对象空闲状态；处理器状态监测模块的输入端和控制单元的分布式处理单元相连，对分布式处理单元的处理器是否正常进行监测，输出端和系统总线相连，工作正常时处理器会定时向总线协调器写状态标志。

总线协调器对于外围接口模块的请求处理流程是：首先由任务分配模块判断任务归属的处理器，再根据处理器状态监测模块判断处理器是否正常。如果处于故障状态，由任务分配模块重新分配任务归属的处理器；如果处于正常状态，空闲监测模块监测处理器空闲和忙的情况，空闲情况则请求处理器响应外围接口模块的请求并进行处理，忙的情况优先处理模块将请求进行优先处理排队等候处理器空闲状态。