[发明专利]分布式控制系统通讯方式

说明书

技术领域

本发明属于微处理器通讯架构设计相关技术领域，尤其涉及分布式控制系统多个微处理器间相互通讯的方式。

背景技术

随着电子技术的不断发展，微处理器越来越广泛的应用于各领域的控制系统之中。由于现代控制系统强实时性、高可靠性、可扩展性的要求，现代的复杂控制系统逐渐由集中式向分布式发展，而多个微处理器之间的数据交换则由通讯来完成。

目前常用的通讯方式主要分为并行和串行两种。在并行通讯方式中，数据由多条信号线多位同时传递(比如8位或者16位等)，其传送速率高，常用于同一电路板芯片间近距离的高速通讯，比如微处理器与其扩展内存间的通讯，但其所用的并行线缆成本较高，抗干扰能力较差，不适合长距离的通讯；而在串行通讯中，数据按顺序逐位传递，线缆成本较低，抗干扰能力强，因此被广泛应用于各种工业控制总线中，比如UART、SPI、I2C、CAN、Flexray等等。

在目前的分布式控制系统中，无论采取何种通讯方式，即使大部分的数据传输过程可以由外围设备(通讯模块)来完成，但也不可避免的需要微处理器的核心运算单元CPU进行干预，由CPU对通讯事件进行响应，完成通讯数据在内存中的读、写工作，在这期间CPU无法执行其他任务(有时候必须停止当前正在执行的其他任务)。因此，目前的通讯方式都在一定程度上占用了CPU资源，影响了控制系统的实时性。

发明内容

为解决现有通讯方式占用CPU资源的问题，本发明提出了一种分布式控制系统通讯方式，在保证通讯可靠性的同时，减小通讯对主控微处理器CPU的负荷需求。

本发明采用的技术方案为：利用主控微处理器片内的背景调试模块，伪装背景调试信号，通过调试总线完成与主控微处理器的通讯。

所述主控微处理器的型号为飞思卡尔(Freescale)公司的S12X系列单片机。实现该新型通讯方式的电气连接方式为：只需要将其他微处理器的数字输入输出端口(如普通IO端口或者SPI串行通讯端口等)与该主控微处理器的调试端口(S12X系列单片机的BKGD端口)相连，并保证两信号共地即可。适当的调节输入至主控微处理器调试端口的数字信号，使其与该主控微处理器背景调试模块的通讯协议相符，即可以利用背景调试模块在该主控微处理器中的硬件机制，根据当前CPU的资源情况，不占用或者占用极少的CPU资源，完成整个通讯过程，并自动实现通讯数据在内存中的读、写工作。

本发明的有益效果为：

1.在分布式控制系统中，将背景调试模式应用于通讯过程，利用调试总线实现数据的双向传输。

2.本发明充分利用主控微处理器的背景调试模块，能自动分配CPU资源，不需要占用或只需要占用极少的CPU资源，不会影响或者中断当前正在执行的任务；同时不需要改动主控微处理器端的源代码，不需要主控微处理器利用查询或者中断方式干预通讯过程。

3.本发明若应用在匹配标定系统中，则可完全去除匹配标定系统在目标微处理器的代码改动需求、通讯端口需求(通常需用CAN、Flexray等)，可以节约目标微处理器用于匹配标定的CPU资源，从而使其在匹配标定时的工作状态与正常运行的工作状态几乎完全相同。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1为通讯方式电气连接简图；

图2为对主控微处理器的按位“写”操作信号时序；

图3为对主控微处理器的按位“读1”操作信号时序；

图4为对主控微处理器的按位“读0”操作信号时序；

图5为新型通讯方式数据读写命令结构。

图6为16位SPI发送4位BDM数据0b0101。

具体实施方式

下面详细介绍本发明在飞思卡尔(Freescale)公司的S12X系列单片机上应用的具体工作过程。

图1所示的分布式控制系统包括主控微处理器：飞思卡尔公司的S12X系列微处理器，以及与之通讯的第二微处理器。两者之间的电气连接只有两根线缆：两者的地线(GND)需要相连，S12X的BKGD端口与第二微处理器的数字输入输出端口(如普通IO端口、SPI端口等)相连。

第二微处理器需要通过该数字输出端口模拟S12X背景调试模块(BDM)所需的调试信号，输送给S12X的BKGD端口。