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一種3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路的制作方法

文檔序號(hào):6370894閱讀:129來源:國知局
專利名稱:一種3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)中多總線的切換選擇,具體為一種3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路。該電路用于在一個(gè)控制系統(tǒng)中,通過主模塊自帶的可編程邏輯器件和總線申請(qǐng)/仲裁電路處理總線控制請(qǐng)求信號(hào),決定當(dāng)前起作用的主設(shè)備。
背景技術(shù)
運(yùn)用多總線可方便地設(shè)計(jì)成多種微處理機(jī)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)分布處理、多重處理和并行處理。它與其它總線相比,具有應(yīng)用面廣、功能齊全、布線合理、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可提高微機(jī)系統(tǒng)信息傳送的速率和效率,因此已成為微處理機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中廣泛使用的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。3取2或2取2控制系統(tǒng)是一種將多個(gè)主設(shè)備連接到總線以構(gòu)成多處理配置的控制系統(tǒng),這些主設(shè)備可共享總線資源。但有些多主設(shè)備控制系統(tǒng)通過判斷自身標(biāo)識(shí)信息和其他主設(shè)備的對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)信息來確定自身的優(yōu)先級(jí),適應(yīng)性差,缺乏靈活性。
·
傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中,外部設(shè)備與中央處理器之間的信息交換,全部由中央處理器完成,客觀上降低了中央處理器的工作效率。一般來說,外設(shè)工作時(shí)要求中央處理器干預(yù)越少越好,中央處理器干預(yù)越少,這個(gè)設(shè)備的中央處理器占用率就越低,說明設(shè)備的智能化程度就越高。多總線標(biāo)準(zhǔn)在中央處理器與主存儲(chǔ)器之間、中央處理器與外部設(shè)備之間、主存儲(chǔ)器與外部設(shè)備之間分別設(shè)置了總線,從而提高了微機(jī)系統(tǒng)信息傳送的速率和效率。中國專利“支持多總線多類型存儲(chǔ)器的內(nèi)存仲裁實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和方法”(申請(qǐng)?zhí)?00710063553. I)公開了一種支持多總線多類型存儲(chǔ)器的內(nèi)存仲裁系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。該方案設(shè)計(jì)雖然嚴(yán)謹(jǐn),但相對(duì)繁瑣,信號(hào)產(chǎn)生和處理時(shí)間相對(duì)增加,從而使整個(gè)系統(tǒng)的工作效率受到影響。另外,隨著現(xiàn)代工業(yè)中對(duì)微機(jī)計(jì)算量要求的提高和微機(jī)處理在現(xiàn)在工業(yè)中所占的比重,面臨的挑戰(zhàn)是,必須保證控制系統(tǒng)中電子設(shè)備的壽命與整套設(shè)備的壽命相匹配,以及整個(gè)控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性,這樣才能避免由于設(shè)備淘汰和技術(shù)過期而產(chǎn)生的不必要的工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是,提供一種3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路,該多總線電路旨在避免在任務(wù)量繁重的控制系統(tǒng)中,由于某一主模塊發(fā)生故障而引發(fā)的一系列錯(cuò)誤的指令。這種設(shè)定優(yōu)先級(jí)的方法在包含至少2個(gè)主設(shè)備的智能彈性架構(gòu)系統(tǒng),可以有效地避免控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的多Active設(shè)備沖突,另外,多個(gè)主設(shè)備可以互相交換信息,低優(yōu)先級(jí)的主設(shè)備可以利用高優(yōu)先級(jí)的主設(shè)備傳遞的關(guān)于訪問從設(shè)備的信息和信號(hào)的有效信息直接訪問該從設(shè)備,并繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行操作,提高了設(shè)備處理速度;高優(yōu)先級(jí)的主設(shè)備也可以獲取低優(yōu)先級(jí)主設(shè)備訪問從設(shè)備的信息,不同的主設(shè)備對(duì)于從設(shè)備的訪問的對(duì)比可以確保從設(shè)備運(yùn)行的正確性;多個(gè)主設(shè)備還可以互相備份, 增強(qiáng)可靠性。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)解決方案是設(shè)計(jì)一種3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路,其特征在于該系統(tǒng)包括三個(gè)主模塊和一個(gè)總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路,每個(gè)主模塊均包含獨(dú)立的中央處理器、可編程邏輯器件、存儲(chǔ)器和總線對(duì)外接口 ;每個(gè)主模塊中的可編程邏輯器件均分別與該主模塊中的中央處理器、存儲(chǔ)器和總線對(duì)外接口電連接;三個(gè)主模塊中的可編程邏輯器件分別與所述總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路電連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所述的多總線電路基于可編程邏輯器件的高速、高集成度、編程靈活等優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了通過主設(shè)備自帶可編程邏輯器件對(duì)多總線仲裁信號(hào)進(jìn)行控制的技術(shù)方案,采用多總線的并行優(yōu)先級(jí)技術(shù),并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。并行優(yōu)先級(jí)技術(shù)采用了一種固定的優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)或者由某一其他分配機(jī)制(例如序列式)來確定下一主設(shè)備的技術(shù)方案設(shè)計(jì);本發(fā)明引入主模塊自帶的可編程邏輯器件組成總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路,提高了控制系統(tǒng)的靈活性,使優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)跳出固定模式,使用者可根據(jù)使用情況,針對(duì)固有的板卡特性,可調(diào)整出最優(yōu)的優(yōu)先級(jí)方式。這種工作方式在同級(jí)處理器的狀況下,大大提高了系統(tǒng)的工作效率和運(yùn)行速度,減少設(shè)備損耗,延長設(shè)備使用壽命;另外,當(dāng)外部設(shè)備通過總線向處理器輸送信息時(shí),可實(shí)現(xiàn)多處理器同時(shí)針對(duì)信息做出判斷,若判斷結(jié)果一致,可進(jìn)行下步操作;判斷不一致,則認(rèn)為機(jī)器故障,因此可有效防止錯(cuò)誤命令發(fā)送。


圖I是本發(fā)明3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路一種實(shí)施例的控制系統(tǒng)部分整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃框圖。圖2是本發(fā)明3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路一種實(shí)施例的總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路的控制流程框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍不受實(shí)施例的限制。本發(fā)明設(shè)計(jì)的3取2或2取2控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱控制系統(tǒng))中的16位多總線電路(簡(jiǎn)稱電路,參見圖I),其特征在于該電路主要包括三個(gè)主模塊,即主模塊I、主模塊2、主模塊 3和一個(gè)總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16 ;每一個(gè)主模塊的結(jié)構(gòu)相同,均包括獨(dú)立的中央處理器、存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件和總線對(duì)外接口,每一個(gè)主模塊中的可編程邏輯器件均分別與該主模塊中的中央處理器、存儲(chǔ)器和總線對(duì)外接口電連接;具體說,主模塊I包括中央處理器4、可編程邏輯器件7、存儲(chǔ)器13和總線對(duì)外接口 10 ;中央處理器4與可編程邏輯器件7 電連接,可編程邏輯器件7與存儲(chǔ)器13電連接,可編程邏輯器件7與總線對(duì)外接口 10電連接;主模塊2包括中央處理器5、存儲(chǔ)器14、可編程邏輯器件8和總線對(duì)外接口 11 ;中央處理器5與可編程邏輯器件8電連接,可編程邏輯器件8與存儲(chǔ)器14電連接,可編程邏輯器件8與總線對(duì)外接口 11電連接;主模塊3包括中央處理器6、存儲(chǔ)器15、可編程邏輯器件9 和總線對(duì)外接口 12 ;可編程邏輯器件9與存儲(chǔ)器15電連接,可編程邏輯器件9與總線對(duì)外接口 12電連接。所述三個(gè)主模塊(1、2和3)中的可編程邏輯器件(7、8和9)分別與所述總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16電連接。具體說,主模塊I通過可編程邏輯器件7與總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16電連接,主模塊2通過可編程邏輯器件8與總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16電連接, 主模塊3通過可編程邏輯器件9與總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16電連接。本發(fā)明電路是一種為解決多總線控制系統(tǒng)發(fā)生故障后發(fā)出錯(cuò)誤命令問題的技術(shù)方案,可實(shí)現(xiàn)多處理器同時(shí)針對(duì)同一信息做出判斷,若判斷結(jié)果一致,可進(jìn)行下步操作;如果判斷不一致,則認(rèn)為機(jī)器故障,從而可有效防止錯(cuò)誤命令的發(fā)送。本發(fā)明電路中存在3個(gè)
主模塊(主模塊I、主模塊2和主模塊3),與3個(gè)主模塊--對(duì)應(yīng)的中央處理器(中央處理
器4、中央處理器5和中央處理器6),與3個(gè)主模塊一一對(duì)應(yīng)的可編程邏輯器件(可編程邏輯器件7、可編程邏輯器件8和可編程邏輯器件9),與3個(gè)主模塊一一對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)器13、存儲(chǔ)器14和存儲(chǔ)器15),與3個(gè)主模塊一一對(duì)應(yīng)的總線對(duì)外接口(總線對(duì)外接口 10、 總線對(duì)外接口 11和總線對(duì)外接口 12),與3個(gè)主模塊連接的一個(gè)總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路 16??偩€仲裁申請(qǐng)/釋放電路16接收3個(gè)主模塊發(fā)送的總線訪問請(qǐng)求,通過對(duì)總線控制請(qǐng)求信號(hào)的裁決,確定占用總線的主設(shè)備。后運(yùn)行的主設(shè)備可以通過總線訪問先運(yùn)行的主設(shè)備的存儲(chǔ)器,利用先運(yùn)行的主設(shè)備采集的關(guān)于訪問從設(shè)備的信息和信號(hào)的有效信息直接訪問該從設(shè)備,并繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行操作,先運(yùn)行的主設(shè)備也可以通過總線訪問后運(yùn)行的主設(shè)備的存儲(chǔ)器,獲取后運(yùn)行的主設(shè)備訪問從設(shè)備的信息,不同的主設(shè)備對(duì)于從設(shè)備的訪問的過程的對(duì)比可以判斷從設(shè)備運(yùn)行的正確與否,以此實(shí)現(xiàn)多總線能夠訪問多存儲(chǔ)器達(dá)到控制系統(tǒng)中3取2或2取2的并發(fā)處理目的。本發(fā)明電路中,基于多總線和可編程邏輯器件,具備連接多個(gè)主設(shè)備模塊(不限于實(shí)施例)、構(gòu)成多處理配置的能力。在整個(gè)控制系統(tǒng)中,首先通過總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路 16決定最高優(yōu)先級(jí)的主設(shè)備,假設(shè)3個(gè)主模塊的優(yōu)先級(jí)從高到低依次為主模塊I、主模塊2 和主模塊3,當(dāng)確定了主模塊的優(yōu)先級(jí)順序,最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備主模塊I即可第一個(gè)通過其總線對(duì)外接口 10訪問外設(shè),然后主模塊2第二個(gè)通過其總線對(duì)外接口 11訪問外設(shè),主模塊3 第三個(gè)或最后一個(gè)通過其總線對(duì)外接口 12訪問外設(shè)。本發(fā)明電路中,總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16主要依靠主模塊自帶的可編程邏輯器件完成最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備的靈活轉(zhuǎn)變。此電路設(shè)計(jì)有專用的軟件,該軟件具體控制流程是 (參見圖2):啟動(dòng)程序,申請(qǐng)總線控制?如果得到允許或獲得批準(zhǔn),仲裁器返回結(jié)果為0,即獲得了總線控制權(quán)力;如果遭到拒絕或未獲批準(zhǔn),仲裁器返回結(jié)果為1,即放棄總線控制權(quán)力。根據(jù)任務(wù)要求和所述的框圖,本領(lǐng)域技術(shù)人員不難給出具體的程序。本發(fā)明電路中,主模塊I對(duì)應(yīng)可編程邏輯器件7,根據(jù)中央處理器4對(duì)總線占有的需求度輸出總線控制請(qǐng)求信號(hào),接入到總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16上;主模塊2對(duì)應(yīng)可編程邏輯器件8,根據(jù)中央處理器5對(duì)總線占有的需求度,輸出總線控制請(qǐng)求信號(hào)接入到總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16上;主模塊3對(duì)應(yīng)可編程邏輯器件9,根據(jù)中央處理器6對(duì)總線占有的需求度,輸出總線控制請(qǐng)求信號(hào)接入到總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16上,總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路16輸出對(duì)應(yīng)的總線優(yōu)先級(jí)輸入信號(hào)到主模塊I對(duì)應(yīng)的可編程邏輯器件7、主模塊2對(duì)應(yīng)的可編程邏輯器件8和主模塊3對(duì)應(yīng)的可編程邏輯器件9中,以此確定即時(shí)應(yīng)當(dāng)工作的主設(shè)備。本發(fā)明電路中,主模塊是指具有控制總線能力的帶有中央處理單元的模塊,3個(gè)主模塊共享總線資源,主模塊I上的存儲(chǔ)器13中的數(shù)據(jù)資源、主模塊2上的存儲(chǔ)器14中的數(shù)據(jù)資源和主模塊3上的存儲(chǔ)器15中的數(shù)據(jù)資源都直接連接到總線上,因此每個(gè)主模塊都可、以通過總線訪問其中的某一個(gè)存儲(chǔ)器,并獲取該存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)資源。本發(fā)明電路中,每個(gè)存儲(chǔ)器都和單獨(dú)的主模塊一一對(duì)應(yīng),具體說是存儲(chǔ)器13,存儲(chǔ)器14和存儲(chǔ)器15分別與主模塊1,主模塊2和主模塊3 對(duì)應(yīng),并且每一個(gè)主模塊均可以獨(dú)立訪問各自的存儲(chǔ)器。這樣設(shè)計(jì)可以減輕共享總線的負(fù)擔(dān),而每個(gè)主模塊上的存儲(chǔ)器又直接連接到多總線上,借助多總線這一特性,三個(gè)主模塊可以互相備份,提高了設(shè)備可靠性。本發(fā)明電 主要用于軍事領(lǐng)域和工業(yè)控制領(lǐng)域,支持集中式并行多處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線,特別適合多任務(wù)的分布式處理、多機(jī)備份或多機(jī)容錯(cuò)等方面的實(shí)際應(yīng)用。以上實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明控制系統(tǒng)中3取2或2取2具體應(yīng)用例子,并不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求。凡是在本申請(qǐng)權(quán)利要求技術(shù)方案上進(jìn)行的修改和非本質(zhì)改進(jìn)的,均在本申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路,其特征在于該系統(tǒng)包括三個(gè)主模塊和一個(gè)總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路,每個(gè)主模塊均包含獨(dú)立的中央處理器、可編程邏輯器件、存儲(chǔ)器和總線對(duì)外接口 ;每個(gè)主模塊中的可編程邏輯器件均分別與該主模塊中的中央處理器、存儲(chǔ)器和總線對(duì)外接口電連接;三個(gè)主模塊中的可編程邏輯器件分別與所述總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種3取2或2取2控制系統(tǒng)中的16位多總線電路,其特征在于該系統(tǒng)包括三個(gè)主模塊和一個(gè)總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路,每個(gè)主模塊均包含獨(dú)立的中央處理器、可編程邏輯器件、存儲(chǔ)器和總線對(duì)外接口;每個(gè)主模塊中的可編程邏輯器件均分別與該主模塊中的中央處理器、存儲(chǔ)器和總線對(duì)外接口電連接;三個(gè)主模塊中的可編程邏輯器件分別與所述總線仲裁申請(qǐng)/釋放電路電連接。本發(fā)明在同級(jí)處理器的狀況下,大大提高了系統(tǒng)的工作效率和運(yùn)行速度,減少設(shè)備損耗,延長設(shè)備使用壽命,并可有效防止錯(cuò)誤命令發(fā)送。
文檔編號(hào)G06F13/40GK102722466SQ20121018081
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者劉海玲, 劉炳坤, 寧立革, 張凱, 蔡勇 申請(qǐng)人:天津市英貝特航天科技有限公司
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