КАРТА СБОРА ДАННЫХ, А ТАКЖЕ СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЕМ ДЛЯ КАРТ СБОРА ДАННЫХ Российский патент 2013 года по МПК G11C16/08 G06F12/06 

Область техники

Данное изобретение касается области передачи и обработки данных и, в частности, карты сбора данных, системы управления расширением карт сбора данных и способа управления расширением карт сбора данных.

Уровень техники

В настоящее время все больше электронных приборов, таких как устройства промышленного управления, устройства для лечения, связи, потребления и т.д., приобретают интеллектуальные функции, и встроенная система с микропроцессором, как ядро такого устройства, получает все более широкое применение. Во многих сценариях применения микропроцессор должен собрать некоторую информацию или инструкции из окружающей среды и, посредством интеллектуального анализа и обработки, получить необходимую для управления информацию. Например, пользователь может использовать различные типы датчиков для обнаружения или считывания внешних сигналов, физических условий (таких как свет, тепло, влажность) или химических составов (таких как смог) и т.д., датчик преобразует эту информацию в электрические сигналы с заданным форматом и передает микропроцессору для анализа и обработки, и, наконец, микропроцессор выполняет соответствующее регулирование или управление согласно этим информационным данным.

Карты сбора данных являются устройствами, которые получают цифровые или аналоговые сигналы, которые должны быть обнаружены, от датчиков или другого оборудования, и посылают в микропроцессор сигналы, которые должны быть проанализированы и обработаны. Эти карты сбора данных соединяются с пользовательской схемой посредством шины, в общем случае - с использованием общего шинного интерфейса, при этом шинный интерфейс включает типы ISA, PCI, PC/104, PXI, CPCI, USB, Fire Wire (1394), Compact Flash и т.д., и эти шины обычно разделяют на параллельные шины и последовательные шины. Для параллельной шины, такой как ISA, PCI и т.д., количество сигнальных проводов так велико, что дальность передачи является небольшой и расширяемость недостаточна; а для последовательной шины, такой как USB, 1394 и т.д., допускается большее расстояние доступа, и использование шины является более удобным, но предъявляются более высокие требования к процессору и системе программного обеспечения в пользовательской схеме.

В настоящее время некоторые карты сбора данных, имеющие последовательные интерфейсы, такие как RS232, RS485 и т.д., имеются на рынке; эти карты сбора данных после автоматического приема сигналов входных данных могут послать их в пользовательскую схему по протоколу связи с заданным форматом, и этими картами сбора данных можно управлять посредством сигналов выходных данных из пользовательской схемы. Однако у этих карт сбора данных имеются следующие недостатки: во-первых, в некоторых сценариях приложений отсутствуют последовательные интерфейсы, такие как RS232/RS485 и т.д., и программное обеспечение и физическое состояние трудно поддерживать; во-вторых, коммуникации и протокол, основанные на программном обеспечении, вызывают определенное воздействие на использование карты сбора данных, при этом не только возникают проблемы модернизации программного обеспечения и совместимости протокола и т.д., но также карта сбора данных должна выполнять процедуру обработки данных, такую как декодирование, проверка подлинности и т.д. Таким образом, расширяемость и стабильность ограничиваются возможностями обработки данных; например, если протокол связи сделать очень простым, то он нуждается в способности проверки соответствия данных и является непригодным для использования в плохой окружающей среде, и его расширяемость недостаточна; а если протокол связи сделать очень сложным, то пользователю трудно выполнить с его помощью точную проверку подлинности, то есть его неудобно использовать.

Сущность изобретения

Технические проблемы, которые должны быть решены данным изобретением, состоят в том, чтобы создать карту сбора данных, систему управления расширением карт сбора данных и способ управления расширением карт сбора данных с высокой расширяемостью и стабильностью.

Техническая схема, используемая для решения технической проблемы данного изобретения, состоит в том, что:

способ управления расширением карт сбора данных, предназначенный для карт сбора данных, конфигурированных параллельно, включает предварительное задание адреса карты для каждой карты сбора данных и предварительное задание адреса канала для каждого канала данных в карте сбора данных; при этом способ также включает:

прием картой сбора данных тактового сигнала карты от пользовательской схемы, генерирование соответствующего сигнала адреса карты, сравнение картой сбора данных сигнала адреса карты с предварительно заданным адресом карты и определение, стробируется ли данная карта сбора данных;

когда результатом определения является то, что данная карта сбора данных стробируется, прием картой сбора данных тактового сигнала канала от пользовательской схемы и генерирование картой сбора данных соответствующего сигнала адреса канала и, после того как карта сбора данных сравнивает сигнал адреса канала с предварительно заданным адресом канала, стробирование канала данных, соответствующего сигналу адреса канала.

После стробирования канала данных, соответствующего сигналу адреса канала, способ также включает следующие шаги: посылку картой сбора данных сигналов выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных или получение из стробируемого канала данных сигналов входных данных и посылка их в пользовательскую схему.

Сигналы входных данных включают цифровые входные сигналы и/или аналоговые входные сигналы; и сигналы выходных данных включают цифровые выходные сигналы и/или аналоговые выходные сигналы.

Передачу сигналов входных данных и сигналов выходных данных осуществляют следующим образом: различные типы сигналов входных данных и сигналов выходных данных передают по шине посредством различных проводов; а передачу тактового сигнала карты и тактового сигнала канала осуществляют следующим образом: тактовый сигнал карты и тактовый сигнал канала передают по шине одним индивидуальным проводом.

Прежде чем карта сбора данных получает тактовый сигнал карты от пользовательской схемы, способ также включает шаг выполнения сброса на ноль сигнала адреса карты или сигнала адреса канала.

После того как карта сбора данных генерирует соответствующий сигнал адреса карты, способ также включает шаг фиксации сигнала адреса карты.

Процедура посылки картой сбора данных сигналов выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных включает:

прием стробируемой картой сбора данных недействительного сигнала защелки канала;

прием стробируемой картой сбора данных сигналов выходных данных от пользовательской схемы;

прием стробируемой картой сбора данных действительного сигнала защелки канала;

прием стробируемой картой сбора данных недействительного сигнала защелки канала.

Способ также включает приостановку нестробируемой картой сбора данных посылки сигналов входных данных к пользовательской схеме и приема сигналов выходных данных от пользовательской схемы.

Карта сбора данных включает модуль стробирования карты, модуль генерации адреса канала и модуль обработки сигналов; при этом,

модуль стробирования карты конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес карты, получать тактовый сигнал карты от пользовательской схемы и генерировать соответствующий сигнал адреса карты, и также конфигурирован так, чтобы сравнивать сигнал адреса карты с заданным адресом карты и затем определять, стробируется ли карта сбора данных;

модуль генерации адреса канала конфигурирован так, чтобы получать тактовый сигнал канала от пользовательской схемы, генерировать

соответствующий сигнал адреса канала и посылать его в модуль обработки сигналов;

модуль обработки сигналов конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес канала для канала данных, сравнивать сигнал адреса канала с предварительно заданным адресом канала, когда карта сбора данных стробируется, стробировать соответствующий канал данных согласно результату сравнения и посылать сигналы выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных или получать из стробируемого канала данных сигналы входных данных и посылать их в пользовательскую схему.

И модуль стробирования карты, и модуль генерации адреса канала снабжены счетчиком;

при этом счетчик в модуле стробирования карты конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса карты согласно числу тактовых сигналов карты; и

счетчик в модуле генерации адреса канала конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса канала согласно числу тактовых сигналов канала.

Система управления расширением карт сбора данных включает пользовательскую схему и карты сбора данных, конфигурированные параллельно, при этом пользовательская схема включает модуль управления тактовыми сигналами, а карта сбора данных включает модуль стробирования карты, модуль генерации адреса канала и модуль обработки сигналов; при этом

модуль управления тактовыми сигналами конфигурирован так, чтобы посылать тактовый сигнал карты и тактовый сигнал канала в карту сбора данных;

модуль стробирования карты конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес карты для карты сбора данных, получать тактовый сигнал карты от модуля управления тактовыми сигналами и генерировать соответствующий сигнал адреса карты, а также конфигурирован так, чтобы сравнивать сигнал адреса карты с заданным адресом карты и определять, стробируется ли карта сбора данных, согласно результату сравнения;

модуль генерации адреса канала конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса канала после получения тактового сигнала канала от модуля управления тактовыми сигналами и посылать сигнал адреса канала в модуль обработки сигналов;

модуль обработки сигналов конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес канала для канала данных в карте сбора данных, сравнивать сигнал адреса канала с предварительно заданным адресом канала, когда карта сбора данных стробируется, стробировать соответствующий канал данных согласно результату сравнения и посылать сигналы выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных или получать из стробируемого канала данных сигналы входных данных и посылать их в пользовательскую схему.

Преимущество, обеспечиваемое данным изобретением, состоит в том, что карта сбора данных, система управления расширением карт сбора данных и способ управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению поддерживают стробирование пользовательской схемой карты сбора данных и канала данных в карте сбора данных посредством тактовых сигналов / С, а также поддерживают выполнение сбора информации из соответствующего канала данных или выполнение функции управления сигналами в канале данных. Карта сбора данных содержит аппаратные схемы, которые включают только счетчик, компаратор и т.д. По сравнению со способом, в котором карта сбора данных активно сообщает информацию данных пользовательской схеме согласно протоколу связи в предшествующем уровне техники, данное изобретение адаптируется к различным видам последовательных интерфейсов и может реализовать параллельное управление множеством карт сбора данных, таким образом обеспечивая хорошую универсальность и расширяемость; при этом карта сбора данных непосредственно получает управление от пользовательской схемы, не имеет проблем, связанных с модернизацией программного обеспечения и несовместимостью протоколов, и имеет высокую стабильность.

Карта сбора данных согласно данному изобретению может получать различные виды цифровых входных сигналов и/или аналоговых входных сигналов из стробируемого канала данных или может посылать различные виды цифровых выходных сигналов и/или аналоговых выходных сигналов поступающих от пользовательской схемы, в соответствующий канал данных, таким образом, ее применение может быть очень широким.

Когда согласно данному изобретению выполняется стробирование карт сбора данных и каналов данных, используются такие технические схемы, как сброс адреса на ноль, фиксация адреса защелкой и т.д., и это может улучшить точность стробирования карты и стробирования канала, а также достоверность передачи данных.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является блок-схемой алгоритма первого варианта осуществления способа управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.2 является блок-схемой алгоритма второго варианта осуществления способа управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.3 является блок-схемой алгоритма третьего варианта осуществления способа управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.4 является схемой первого варианта осуществления системы управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.5 является схемой второго варианта осуществления системы управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.6 является схемой варианта осуществления схемы управления карты сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.7 является схемой варианта осуществления модуля цифровой обработки сигналов карты сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.8 является схемой варианта осуществления модуля обработки аналогового сигнала карты сбора данных согласно данному изобретению;

фиг.9 является схемой варианта осуществления карты сбора данных для цифрового сигнала согласно данному изобретению; и

фиг.10 является принципиальной схемой варианта осуществления карты сбора данных для аналогового сигнала согласно данному изобретению.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Данное изобретение реализует управление расширением для множества карт сбора данных, конфигурированных параллельно, посредством пользовательской схемы; после того как пользовательская схема подает тактовый сигнал / СР на каждую карту сбора данных посредством шины, если адрес карты определенной карты сбора данных соответствует тактовому сигналу / СР, то карта сбора данных стробируется; пользовательская схема снова подает тактовый сигнал / СР в выбранную карту сбора данных для того, чтобы стробировать определенный канал данных, и, наконец, карта сбора данных посылает сигналы выходных данных, полученные от пользовательской схемы, в стробируемый канал данных или получает из стробируемого канала данных сигналы входных данных и посылает их в пользовательскую схему. Конкретные варианты осуществления данного изобретения ниже будут рассмотрены в комбинации с сопровождающими чертежами.

Как показано на фиг.1, первый конкретный вариант осуществления способа управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению включает следующие шаги:

шаг S100: во-первых, предварительно задают адрес карты для каждой карты сбора данных, и предварительно задают адрес канала для каждого канала данных в каждой карте сбора данных, так, чтобы пользовательской схеме было удобно их разделять.

Шаг S101: карта сбора данных получает тактовый сигнал(ы) карты / СР от пользовательской схемы и генерирует соответствующий сигнал адреса карты посредством счетчика карты. На этом шаге карта сбора данных использует счетчик карты для того, чтобы генерировать сигнал адреса карты, соответствующий числу тактовых сигналов карты / СР, например, когда пользовательская схема должна стробировать карту 1# сбора данных, требуется вывести один тактовый сигнал карты / СР. Перед этим шагом пользовательская схема может послать сигнал сброса/RST в карты сбора данных, чтобы сбросить все счетчики карт и счетчики каналов в картах сбора данных на ноль; сброс на ноль сигнала адреса карты и сигнала адреса канала удобен тем, что позволяет точно стробировать карту сбора данных и канал данных.

Шаг S102: после того как карта сбора данных сравнивает генерированный сигнал адреса карты с предварительно заданным адресом карты, она принимает решение, стробируется ли эта карта сбора данных. На этом шаге карта сбора данных может сначала предварительно установить уникальный адрес карты в компараторе, а затем, после того как компаратор получает сигнал адреса карты, генерируемый счетчиком карты, компаратор сравнивает его с предварительно установленным уникальным адресом карты и, наконец, выводит единственный сигнал стробирования карты / CS с активным низким уровнем. Перед этим шагом пользовательская схема может также послать сигнал защелки карты / BLE в стробируемую карту сбора данных, чтобы зафиксировать сигнал адреса карты, и этот шаг реализуется регистром-защелкой; регистр-защелка фиксирует сигнал адреса карты на входе компаратора после получения сигнала адреса карты, генерируемого счетчиком карты, и сигнала / BLE защелки карты от пользовательской схемы.

Шаг S103: определяют, стробируется ли карта сбора данных, и если она стробируется, то следует переход к шагу S105, а иначе - переход к шагу S104.

Шаг S104: ожидание.

Шаг S105: карта сбора данных получает тактовый сигнал канала / СР от пользовательской схемы и генерирует соответствующий сигнал адреса канала. Подобно способу стробирования карты сбора данных, карта сбора данных использует счетчик канала для того, чтобы генерировать сигнал адреса канала, соответствующий числу тактовых сигналов канала, например, когда пользовательская схема должна стробировать канал 1# данных, требуется вывести один тактовый сигнал канала / СР.

Шаг S106: карта сбора данных сравнивает генерируемый сигнал адреса канала с предварительно заданным адресом канала, и если предварительно заданный адрес канала определенного канала данных совпадает с генерируемым сигналом адреса канала, то этот канал данных стробируется.

Шаг S107: карта сбора данных посылает сигналы выходных данных, получаемые от пользовательской схемы, в стробируемый канал данных или получает из стробируемого канала данных сигналы входных данных и посылает их в пользовательскую схему. При этом, согласно конкретному применению карты сбора данных, сигналы входных данных включают цифровые входные сигналы (такие как сигнал присутствия, сигнал тревоги) и/или аналоговые входные сигналы (такие как сигнал электрического тока) и т.д., которые нужно послать в пользовательскую схему, и эти сигналы входных данных, после преобразования, посылают в пользовательскую схему соответственно путем пропускания через общий канал DICS входного цифрового сигнала и общий канал AICS аналогового входного сигнала; и сигналы выходных данных включают цифровые выходные сигналы (такие как управляющий сигнал включить/выключить) и/или аналоговые выходные сигналы (такие как сигнал регулировки напряжения) и т.д., и пользовательская схема посылает их в карту сбора данных соответственно посредством общего канала DOCS цифрового выходного сигнала и общего канала AOCS аналогового выходного сигнала и затем посылает в соответствующий канал данных после преобразования.

Чтобы пользовательская схема могла выполнить управление посредством сигналов точно в требуемом канале данных и избежать сигнальных помех, когда карта сбора данных посылает сигналы выходных данных, полученные от пользовательской схемы, в стробируемый канал данных, пользовательская схема должна послать сигнал защелки канала в регистр-защелку адреса, чтобы изолировать стробируемый канал данных, и это включает следующие подшаги:

(a) стробируемая карта сбора данных получает от пользовательской схемы недействительный сигнал защелки канала / CLE;

(b) стробируемая карта сбора данных получает сигнал выходных данных от пользовательской схемы;

(c) стробируемая карта сбора данных получает действительный сигнал защелки канала / CLE от пользовательской схемы;

(d) стробируемая карта сбора данных получает недействительный сигнал защелки канала / CLE от пользовательской схемы.

В вышеупомянутых четырех шагах между каждыми двумя шагами имеется определенная временная задержка, чтобы гарантировать, что сигнал полностью передан; и должна соблюдаться упорядоченность во времени при фиксации адреса, то есть пользовательская схема сначала посылает недействительный сигнал защелки канала / CLE, чтобы гарантировать, что сигнал шины не будет ошибочно подан в канал данных, затем посылает сигнал выходных данных в карту сбора данных, и затем посылает действительный сигнал защелки канала / CLE, чтобы выполнить фиксирование адреса канала после того, как сигнал стал стабилен, и, наконец, посылает еще раз недействительный сигнал защелки канала / CLE, и задача завершается.

В способе управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению пользовательская схема стробирует множество карт сбора данных, конфигурированных параллельно, и каналы данных в карте сбора данных посредством тактового сигнала (сигналов) / СР, и данное изобретение реализует сбор информации или управление данными соответствующего канала данных; карта сбора данных содержит аппаратные средства, которые включают только счетчик, компаратор и т.д., и по сравнению со способом работы карты сбора данных в предшествующем уровне техники, где карта активно сообщает информацию пользовательской схеме согласно протоколу связи, данное изобретение адаптируется к различным видам последовательных интерфейсов и может реализовать параллельное управление множеством карт сбора данных, таким образом обеспечивая хорошую универсальность и расширяемость; и, кроме того, карта сбора данных непосредственно принимает управление от пользовательской схемы и не имеет проблем с модернизацией программного обеспечения и несовместимыми протоколами, таким образом, значительно улучшается стабильность сбора данных и управления посредством сигналов с использованием карты сбора данных.

В данном варианте осуществления, чтобы увеличить расстояние передачи данных, тактовый сигнал / СР, сигнал сброса / RST, сигнал защелки карты / BLE, сигнал защелки канала / CLE, а также цифровые входные сигналы и цифровые выходные сигналы после прохождения через разностное преобразование уровней передают разностной шиной, например, преобразуя эти сигналы в уровни сигналов TTL/CMOS или уровни сигналов LVTTL 3,3 В, чтобы передать их в сети с шинной архитектурой. Кроме того, аналоговые входные сигналы и аналоговые выходные сигналы передают по шине сигналом частоты после преобразования напряжение/частота, например, в такой сети с шинной архитектурой, как RS485, RS422, CAN и т.д., при этом предпочтительным вариантом осуществления является шина RS485, максимальная дальность передачи которой приближается к 4000 футов (1,22 км) и самая высокая скорость передачи которой составляет 10 Мбит/с. Шина позволяет соединять до 128 узлов, ее наибольшая способность к расширению цифрового сигнала достигает 32 каналов на карту сбора данных х 128 карт сбора данных = 4096 каналов, и для аналогового приема и цифроаналогового управления число каналов также равно 4096, что удовлетворяет требованиям большинства применений. Карта сбора данных также может получать питание удаленно посредством пользовательской схемы через шину для уменьшения стоимости.

В данном варианте осуществления тактовый сигнал / СР, сигнал сброса / RST, сигнал защелки карты / BLE, сигнал защелки канала / CLE, цифровые входные сигналы и цифровые выходные сигналы и т.д. можно передавать по шине одним проводом; однако, чтобы карте сбора данных было удобно правильно разделять и идентифицировать различные виды сигналов, а также для улучшения эффективности и точности управления, различные типы сигналов входных данных и сигналов выходных данных можно передавать по шине посредством различных проводов, а тактовый сигнал карты / СР и тактовый сигнал канала / СР можно передавать по шине единственным проводом.

Кроме того, чтобы также гарантировать стабильность передачи данных, посредством логики выбора кристалла можно управлять состоянием общего канала DICS цифрового входного сигнала, общего канала AICS аналогового входного сигнала, общего канала DOCS цифрового выходного сигнала и общего канала AOCS аналогового выходного сигнала. Когда сигнал сброса/RST действителен или сигнал стробирования карты / CS недействителен (то есть, карта сбора данных не стробируется), нестробируемая карта сбора данных приостанавливает посылку сигналов входных данных к пользовательской схеме и приостанавливает прием сигналов выходных данных от пользовательской схемы, и логика выбора кристалла управляет каждым общим каналом сигнала, выделяемым из шины, чтобы гарантировать отсутствие приема сигналов от шины и отсутствие вывода сигналов в шину и предотвратить тем самым помехи на шине, когда карта не получает данные.

Фиг.2 является блок-схемой второго конкретного варианта осуществления способа управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению, этот вариант осуществления реализует процедуру, в которой пользовательская схема управляет множеством каналов данных в множестве карт сбора данных и которая включает следующие шаги:

Шаг S200: процедура начинается.

Шаг S201: пользовательская схема посылает сигнал сброса /RST в карту сбора данных, чтобы выполнить сброс на ноль всех сигналов адреса карты и сигналов адреса канала.

Шаг S202: пользовательская схема посылает N тактовых сигналов карты / СР в карту сбора данных, чтобы стробировать соответствующую карту сбора данных, такую как первая карта сбора данных, адрес стробирования которой 0.

Шаг S203: пользовательская схема посылает сигнал защелки карты / BLE в карту сбора данных.

Шаг S204: пользовательская схема посылает М тактовых сигналов канала / СР в карту сбора данных, чтобы стробировать соответствующий канал данных, такой как первый канал данных, адрес стробирования которого 0.

Шаг S205: пользовательская схема посылает недействительный сигнал защелки канала / CLE в карту сбора данных.

Шаг S206: стробируемый канал данных получает сигналы входных данных (которые могут быть аналоговыми входными сигналами или цифровыми входными сигналами) и посылает их в пользовательскую схему, и после этого шага пользовательская схема посылает сигналы выходных данных (которые могут быть аналоговыми выходными сигналами или цифровыми выходными сигналами) в стробируемый канал данных.

Шаг S207: пользовательская схема посылает действительный сигнал защелки канала / CLE в карту сбора данных.

Шаг S208: после определенной задержки пользовательская схема посылает недействительный сигнал защелки канала / CLE в карту сбора данных.

Шаг S209: определяют, были ли обнаружены все каналы данных в карте сбора данных, и если все они были обнаружены, следует переход к шагу S211, иначе следует переход к шагу S210.

Шаг S210: пользовательская схема отправляет один тактовый сигнал канала / СР карте сбора данных и увеличивает на 1 величину подсчета счетчика канала, чтобы стробировать следующий канал данных, и повторяется шаг S205.

Шаг S211: определяется, были ли все карты сбора данных обнаружены, и если все они были обнаружены, следует переход к шагу S213, иначе следует переход к шагу S212.

Шаг S212: повторно посылается один тактовый сигнал карты / СР карте сбора данных, это увеличивает на 1 величину подсчета счетчика карты, чтобы стробировать следующую карту сбора данных, и повторяется шаг S203.

Шаг S213: конец выполнения задачи.

Фиг.3 является блок-схемой третьего конкретного варианта осуществления способа управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению, этот вариант осуществления реализует процедуру, в которой пользовательская схема управляет определенным каналом данных в определенной карте сбора данных и которая включает следующие шаги:

Шаг S300: процедура начинается.

Шаг S301: пользовательская схема посылает сигнал сброса/RST в карту сбора данных, чтобы выполнить сброс на ноль всех сигналов адреса карты и сигналов адреса канала.

Шаг S302: пользовательская схема посылает N тактовых сигналов карты / СР в карту сбора данных, чтобы стробировать соответствующую карту сбора данных.

Шаг S303: пользовательская схема посылает сигнал защелки карты / BLE в карту сбора данных.

Шаг S304: пользовательская схема посылает М тактовых сигналов канала / СР в карту сбора данных, чтобы стробировать соответствующий канал данных.

Шаг S305: пользовательская схема посылает недействительный сигнал защелки канала / CLE в карту сбора данных.

Шаг S306: стробируемый канал данных получает сигналы входных данных (которые могут быть аналоговыми входными сигналами или цифровыми входными сигналами) и посылает их в пользовательскую схему, и после этого шага пользовательская схема посылает сигналы выходных данных (которые могут быть аналоговыми выходными сигналами или цифровыми выходными сигналами) в стробируемый канал данных.

Шаг S307: пользовательская схема посылает действительный сигнал защелки канала / CLE в карту сбора данных.

Шаг S308: после определенной задержки пользовательская схема посылает недействительный сигнал защелки канала / CLE в карту сбора данных.

Шаг S309: конец выполнения задачи.

Фиг.4 является схемой первого конкретного варианта осуществления системы управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению, и эта система включает пользовательскую схему и по меньшей мере одну карту сбора данных, конфигурированную параллельно, при этом пользовательская схема включает модуль 10 управления тактовым сигналом, а каждая карта сбора данных включает модуль 21 стробирования карты, модуль 22 генерации адреса канала и модуль 23 обработки сигналов.

Модуль 10 управления тактовым сигналом конфигурирован так, чтобы посылать тактовый сигнал / СР стробирования карты и тактовый сигнал / СР стробирования канала в карту сбора данных.

Модуль 21 стробирования карты конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес карты для карты сбора данных, получать тактовый сигнал / СР карты от модуля 10 управления тактовым сигналом и генерировать соответствующий сигнал адреса карты, и также конфигурирован так, чтобы определять, стробируется ли карта сбора данных, после сравнения сигнала адреса карты с предварительно заданным адресом карты.

Модуль 22 генерации адреса канала конфигурирован так, чтобы получать тактовый сигнал / СР канала от модуля управления тактовыми сигналами 10, генерировать соответствующий сигнал адреса канала и посылать его в модуль 23 обработки сигналов.

Модуль 23 обработки сигналов предварительно устанавливает адрес канала для каждого канала данных в карте сбора данных, и модуль 23 обработки сигналов конфигурирован так, чтобы, когда карта сбора данных стробируется, стробировать соответствующий канал данных после сравнения сигнала адреса канала с предварительно заданным адресом канала и посылать сигналы выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных или получать из стробируемого канала данных сигналы входных данных и посылать их в пользовательскую схему.

При этом модуль 21 стробирования карты снабжен счетчиком карты, а модуль 22 генерации адреса канала снабжен счетчиком канала. Счетчик карты конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса карты согласно числу тактовых сигналов карты / СР, и счетчик канала конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса канала согласно числу тактовых сигналов канала / СР.

Фиг.5 является схемой второго конкретного варианта осуществления системы управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению. В этом варианте осуществления в схеме управления карты сбора данных имеется как модуль 21 стробирования карты, так и модуль 22 генерации адреса канала, а модуль 23 обработки сигналов включает модуль обработки цифровых сигналов и модуль обработки аналоговых сигналов и, соответственно, модуль управления сигналами в пользовательской схеме включает модуль управления цифровыми сигналами и модуль управления аналоговыми сигналами. После того как пользовательская схема выполняет разностное преобразование уровней для тактового сигнала / СР карты и тактового сигнала / СР канала в модуле управления тактовыми сигналами 10, пользовательская схема посылает их в карту сбора данных по шине, и после того как карта сбора данных выполняет для них разностное преобразование уровней, карта сбора данных посылает их, соответственно, в модуль 21 стробирования карты и модуль стробирования канала 22 схемы управления, чтобы реализовать стробирование карты сбора данных и канала данных, при этом для схемы преобразования уровней может быть выбран такой чип, как МАХ485 или аналогичный. Цифровые входные сигналы и цифровые выходные сигналы также передают по сети с шинной архитектурой после разностного преобразования уровней, а аналоговые входные сигналы и аналоговые выходные сигналы передают по сети с шинной архитектурой после преобразования напряжение/частота.

Фиг.6 является схемой конкретного варианта осуществления схемы управления карты сбора данных согласно данному изобретению. Этот вариант осуществления может реализовать параллельное включение пяти карт сбора данных, при этом каждая карта сбора данных может получать 80 видов информации (32 цифровых входных сигнала, 16 аналоговых входных сигналов, 16 цифровых выходных сигналов и 16 аналоговых выходных сигналов) из 16 каналов данных. Пять карт сбора данных непосредственно соединяются с пользовательской схемой посредством сети с шинной архитектурой. В схеме управления карты сбора данных данного варианта осуществления модуль 21 стробирования карты включает счетчик карты, регистр-защелку и компаратор, а модуль 22 генерации адреса канала включает счетчик канала.

Счетчик карты в данном варианте осуществления является счетчиком по модулю 5, а счетчик канала является счетчиком по модулю 32. С учетом возможности последовательного расширения, эти два счетчика также могут быть разработаны как асинхронные счетчики по модулю 32, например, путем выбора и использования широко используемого чипа 74LS161. Регистр-защелка и компаратор могут также быть выполнены с использованием универсальной микросхемы, такой как 74НС573, 74НС688 и т.д., с предварительной установкой уникального адреса карты 0-31 5-битовым переключателем или с использованием только 3-битового переключателя, чтобы установить уникальные адреса карт 0~4.

Фиг.7 является схемой конкретного варианта осуществления модуля цифровой обработки сигналов карты сбора данных согласно данному изобретению, и эта система включает модуль коммутации каналов и модуль фиксации адреса. После того как модуль коммутации каналов выбирает канал данных согласно сигналу стробирования карты / CS в логике выбора кристалла и генерируемому сигналу адреса канала, он получает цифровые входные сигналы из этого канала данных, при этом цифровые входные сигналы поступают в модуль коммутации каналов после прохождения через необходимое преобразование, такое как придание требуемой формы и развязка, и передаются посредством общего канала DICS цифрового входного сигнала. Аналогично, модуль фиксации адреса после выбора канала данных согласно сигналу стробирования карты / CS в логике выбора кристалла и генерируемому сигналу адреса канала заставляет цифровые выходные сигналы из общего канала DOCS цифрового выходного сигнала проходить через необходимое преобразование, такое как придание требуемой формы, развязка и т.д., и затем эти сигналы поступают в соответствующий канал данных. Логика выбора кристалла объединена с сигналом защелки канала / CLE, чтобы выполнить управление стробированием канала данных в модуле фиксации адреса. Модуль коммутации каналов может быть выполнен с использованием аналогового ключа с 32 каналами или, например, аналоговый ключ с 32 каналами может быть составлен из 2 аналоговых ключей с 16 каналами, например, CD4067, а регистр-защелка адреса может быть скомбинирован путем включения в него множества микросхем, подобных 74НС259.

Фиг.8 является схемой конкретного варианта осуществления модуля обработки аналогового сигнала карты сбора данных согласно данному изобретению, при этом модуль обработки аналогового сигнала также включает модуль коммутации каналов и модуль фиксации адреса. Модуль коммутации каналов, после выбора канала данных согласно сигналу стробирования карты / CS в сигнале логики выбора кристалла и генерируемому адресу канала, получает аналоговые входные сигналы из канала данных, при этом эти аналоговые входные сигналы поступают в модуль коммутации каналов после прохождения через необходимое преобразование, такое как придание требуемой формы и развязка, и затем передаются, проходя через тройной вентиль (разрешающий вывод тройного вентиля управляется сигналом защелки канала / CLE) общего канала AICS аналогового входного сигнала после прохождения через преобразование напряжение/частота. Аналогично, аналоговые выходные сигналы из общего канала AOCS аналогового выходного сигнала поступают в модуль фиксации адреса после прохождения через преобразование напряжение/частота, и модуль фиксации адреса, после выбора канала данных согласно сигналу стробирования карты / CS в сигнале логики выбора кристалла и генерируемому адресу канала, заставляет аналоговые выходные сигналы пройти через необходимое преобразование, такое как придание требуемой формы, развязка и т.д., и затем сигналы поступают в соответствующий канал данных. Схема преобразования напряжение/частота в данном варианте осуществления может включать обычно используемый чип, такой как VFC320 и т.п.

Фиг.9 является схемой конкретного варианта осуществления карты сбора данных для цифровых сигналов согласно данному изобретению, функция карты сбора данных этого варианта осуществления является единственной, и карта сбора данных конфигурирована так, чтобы только получать цифровые выходные сигналы от пользовательской схемы или получать цифровые входные сигналы из каждого канала и посылать их в пользовательскую схему. Карта сбора данных в этом варианте осуществления также включает модуль импульсного преобразователя, который конфигурирован так, чтобы получать мощность питания от удаленного источника питания и заземление от пользовательской схемы.

Фиг.10 является схемой конкретного варианта осуществления карты сбора данных для аналогового сигнала согласно данному изобретению, функция карты сбора данных в этом варианте осуществления является единственной, и карта сбора данных конфигурирована так, чтобы только получать аналоговые выходные сигналы от пользовательской схемы или получать аналоговые входные сигналы из каждого канала данных и посылать их в пользовательскую схему.

Таким образом, карта сбора данных, система управления расширением карт сбора данных и способ управления расширением карт сбора данных согласно данному изобретению поддерживают стробирование пользовательской схемой карты сбора данных и канала данных в карте сбора данных посредством тактового сигнала /СР и выполнение сбора данных из соответствующего канала данных или выполнение функции управления сигналами в этом канале. Карта сбора данных содержит только аппаратные средства, включающие счетчик, компаратор и т.д. По сравнению со способом, в котором карта сбора данных активно сообщает информацию данных пользовательской схеме согласно протоколу связи в предшествующем уровне техники, данное изобретение адаптируется к различным видам последовательных интерфейсов, может реализовать параллельное управление множеством карт сбора данных, и, таким образом, обеспечивает высокую универсальность и расширяемость; и, кроме того, карта сбора данных непосредственно получает управление от пользовательской схемы, не имеет проблем, связанных с модернизацией программного обеспечения и несовместимостью протоколов, и имеет высокую стабильность.

Карта сбора данных согласно данному изобретению может получать различные виды цифровых входных сигналов и/или аналоговых входных сигналов из стробируемого канала данных или может посылать различные виды цифровых выходных сигналов и/или аналоговых выходных сигналов от пользовательской схемы в соответствующий канал данных, таким образом, ее применение может быть очень широким.

Когда согласно данному изобретению выполняется стробирование карт сбора данных и каналов данных, используются такие технические схемы как сброс адреса на ноль, фиксация адреса и т.д., и это может улучшить точность стробирования карты и стробирования канала, а также достоверность передачи данных.

Вышеприведенное описание является иллюстрацией деталей данного изобретения в комбинации с конкретными вариантами его осуществления, но конкретное выполнение данного изобретения не ограничивается только этими иллюстрациями. Специалистами в данной области без отступления от концепции данного изобретения могут быть сделаны несколько простых выводов и замен, что также находится в рамках данного изобретения.

Изобретение относится к передаче и обработке данных и, в частности, к картам сбора данных, системам управления расширением карт сбора данных и способам управления расширением карт сбора данных. Технический результат - адаптация к различным видам последовательных интерфейсов и возможность реализовать параллельное управление множеством карт сбора данных, таким образом обеспечивая хорошую универсальность и расширяемость; при этом карта сбора данных непосредственно получает управление от пользовательской схемы, не имеет проблем, связанных с модернизацией программного обеспечения и несовместимостью протоколов, и имеет высокую стабильность. Способ включает предварительное задание адреса карты для каждой карты сбора данных и предварительное задание адреса канала для каждого канала данных в карте сбора данных; генерирование картой сбора данных соответствующего сигнала адреса канала после получения тактового сигнала карты от пользовательской схемы и определение, стробируется ли карта сбора данных; и если карта сбора данных стробируется, то генерирование соответствующего сигнала адреса канала после получения тактового сигнала канала от пользовательской схемы и стробирование канала данных, соответствующего сигналу адреса канала. Карта сбора данных, система управления расширением карт сбора данных и соответствующий способ обеспечивают хорошую расширяемость и высокую стабильность. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ управления расширением карт сбора данных, предназначенный для карт сбора данных, конфигурированных параллельно, и включающий предварительное задание адреса карты для каждой карты сбора данных и предварительное задание адреса канала для каждого канала данных в карте сбора данных; при этом способ также включает:
прием картой сбора данных тактового сигнала карты от пользовательской схемы, генерирование соответствующего сигнала адреса карты, сравнение картой сбора данных сигнала адреса карты с предварительно заданным адресом карты и определение, стробируется ли данная карта сбора данных;
если определено, что данная карта сбора данных стробируется, прием картой сбора данных тактового сигнала канала от пользовательской схемы и генерирование картой сбора данных соответствующего сигнала адреса канала и, после того как карта сбора данных сравнивает сигнал адреса канала с предварительно заданным адресом канала, стробирование канала данных, соответствующего сигналу адреса канала.

2. Способ по п.1, который, после стробирования канала данных, соответствующего сигналу адреса канала, также включает следующие шаги: посылку картой сбора данных сигналов выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных или получение из стробируемого канала данных сигналов входных данных и посылка их в пользовательскую схему.

3. Способ по п.2, в котором сигналы входных данных включают цифровые входные сигналы и/или аналоговые входные сигналы; и сигналы выходных данных включают цифровые выходные сигналы и/или аналоговые выходные сигналы.

4. Способ по п.2, в котором передачу сигналов входных данных и сигналов выходных данных осуществляют следующим образом: различные типы сигналов входных данных и сигналов выходных данных передают по шине посредством различных проводов;
а передачу тактового сигнала карты и тактового сигнала канала осуществляют следующим образом: тактовый сигнал карты и тактовый сигнал канала передают по шине одним индивидуальным проводом.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором, прежде чем карта сбора данных получает тактовый сигнал карты от пользовательской схемы, способ также включает шаг выполнения сброса на ноль сигнала адреса карты или сигнала адреса канала.

6. Способ по любому из пп.1-4, в котором после того, как карта сбора данных генерирует соответствующий сигнал адреса карты, способ также включает шаг фиксации сигнала адреса карты.

7. Способ по п.2, в котором процедура посылки картой сбора данных сигналов выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных включает:
прием стробируемой картой сбора данных недействительного сигнала защелки канала;
прием стробируемой картой сбора данных сигналов выходных данных от пользовательской схемы;
прием стробируемой картой сбора данных действительного сигнала защелки канала;
прием стробируемой картой сбора данных недействительного сигнала защелки канала.

8. Способ по любому из пп.1-4, также включающий приостановку нестробируемой картой сбора данных посылки сигналов входных данных к пользовательской схеме и приема сигналов выходных данных от пользовательской схемы.

9. Карта сбора данных, включающая модуль стробирования карты, модуль генерации адреса канала и модуль обработки сигналов; при этом
модуль стробирования карты конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес карты, получать тактовый сигнал карты от пользовательской схемы и генерировать соответствующий сигнал адреса карты, и также конфигурирован так, чтобы сравнивать сигнал адреса карты с заданным адресом карты и затем определять, стробируется ли карта сбора данных;
модуль генерации адреса канала конфигурирован так, чтобы получать тактовый сигнал канала от пользовательской схемы, генерировать соответствующий сигнал адреса канала и посылать его в модуль обработки сигналов;
модуль обработки сигналов конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес канала для канала данных, сравнивать сигнал адреса канала с предварительно заданным адресом канала, когда карта сбора данных стробируется, стробировать соответствующий канал данных согласно результату упомянутого сравнения и посылать сигналы выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных или получать из стробируемого канала данных сигналы входных данных и посылать их в пользовательскую схему.

10. Карта сбора данных по п.9, в которой как модуль стробирования карты, так и модуль генерации адреса канала снабжен счетчиком;
при этом счетчик в модуле стробирования карты конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса карты согласно числу тактовых сигналов карты; и
счетчик в модуле генерации адреса канала конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса канала согласно числу тактовых сигналов канала.

11. Система управления расширением карт сбора данных, включающая пользовательскую схему и карты сбора данных, конфигурированные параллельно, при этом пользовательская схема включает модуль управления тактовыми сигналами, а карта сбора данных включает модуль стробирования карты, модуль генерации адреса канала и модуль обработки сигналов; при этом
модуль управления тактовыми сигналами конфигурирован так, чтобы посылать тактовый сигнал карты и тактовый сигнал канала в карту сбора данных;
модуль стробирования карты конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес карты для карты сбора данных, получать тактовый сигнал карты от модуля управления тактовыми сигналами и генерировать соответствующий сигнал адреса карты, а также конфигурирован так, чтобы сравнивать сигнал адреса карты с заданным адресом карты и определять, стробируется ли карта сбора данных, согласно результату сравнения;
модуль генерации адреса канала конфигурирован так, чтобы генерировать соответствующий сигнал адреса канала после получения тактового сигнала канала от модуля управления тактовыми сигналами и посылать сигнал адреса канала в модуль обработки сигналов;
модуль обработки сигналов конфигурирован так, чтобы предварительно задавать адрес канала для канала данных в карте сбора данных, сравнивать сигнал адреса канала с предварительно заданным адресом канала, когда карта сбора данных стробируется, стробировать соответствующий канал данных согласно результату упомянутого сравнения и посылать сигналы выходных данных из пользовательской схемы в стробируемый канал данных или получать из стробируемого канала данных сигналы входных данных и посылать их в пользовательскую схему.