CN101436059A - 控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种控制系统，其包括主处理器、多个子处理器、主存储单元及传感器。子处理器连接一个或多个传感器。子处理器用于接收传感器产生的感应信号，并将感应信号反馈至主处理器。主存储单元存储有多个控制代码与感应信号对应，且主存储单元与主处理器连接。主处理器包括：分析单元，用于接收子处理器反馈的感应信号，通过分析感应信号，从主存储单元中检索与感应信号对应的控制代码；及解压单元，用于接收主存储单元传送的与感应信号对应的控制代码，解压控制代码生成解压的控制代码，并把解压的控制代码发送给相应的子处理器执行。此外，本发明还提供了一种控制系统的控制方法。

Description

控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制系统及其控制方法，尤其是一种包含多个处理器的控制系统及其控制方法。
背景技术
控制系统是产品的大脑和心脏，是决定产品性能水平的关键。控制系统结构一般可分为三种类型：(1)集中控制方式，利用一台微型计算机实现全部功能，这种方式具有结构简单、经济的特点，但处理能力有限，难以满足高性能控制要求并且控制风险高度集中。(2)主从控制方式，用主从两个CPU进行控制，主CPU担当系统管理，机器人语言编译和人机接口功能，同时也利用它的运算能力完成坐标变换、轨迹插补；从CPU完成全部关节位置数字控制，主从CPU间通过公用存储器交换数据，但是这种控制方式会使得进一步分散功能变得困难。(3)分布式控制方式，普遍采用上、下位机的二级分布结构，上位机通常为一个较为昂贵的主处理器，而下位机通常为多个子处理器，上下位机之间通过电路连接组件连接。分布式控制方式能够提高控制系统的效率，而且具有较高的实时性，因此能很大程度的提高控制系统的性能。
就目前的技术发展而言，分布式控制系统为了提高控制功能通常会包含有多个子处理器，每个子处理器都连接一存储器用来存储各自的控制代码，但是这种分开存储的方式会使得各子处理器的存储器容量得不到充分利用，从而造成了浪费，也会促使产品的造价较高。另外，由于多个子处理器都安装独立的存储器，因而会使得组装较为复杂、开发难度较大、而且不易扩展。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种控制系统和方法，其能减少控制系统所需的独立的存储器，还方便更新所述控制系统的控制代码。
一种控制系统，其包括主处理器、多个子处理器、主存储单元及传感器。子处理器连接一个或多个传感器。子处理器用于接收传感器产生的感应信号，并将感应信号反馈至主处理器。主存储单元存储有多个控制代码与感应信号对应，且主存储单元与主处理器连接。主处理器包括：分析单元，用于接收子处理器反馈的感应信号，通过分析感应信号，从主存储单元中检索与感应信号对应的控制代码；及解压单元，用于接收主存储单元传送的与感应信号对应的控制代码，解压控制代码生成解压的控制代码，并把解压的控制代码发送给相应的子处理器执行。
一种控制系统的控制方法，包括下列步骤：
子处理器接收与其连接的传感器产生的感应信号；
主处理器接收子处理器反馈的感应信号；
主处理器分析感应信号以确定感应信号对应的控制代码；
主处理器解压控制代码生成解压的控制代码；及
传送解压的控制代码给子处理器执行。
利用上述控制系统及其控制方法，将控制代码集中存储于连接到主处理器的主存储单元中，子处理器需要时通过主处理器从主存储单元中读取。采用这种方式将会减少该控制系统所需使用的的存储器数量，从而使得成本降低。而且，将控制代码集中存储在主存储单元，还会降低开发和组装的难度，并且易于扩展。下面将结合附图对本发明的实施方式进行说明。
附图说明
图1为控制系统的系统架构图。
图2为应用该控制系统的机器人示意图。
图3为机器人的控制系统架构图。
图4为机器人的控制方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，是本控制系统一实施方式的系统架构图。该控制系统包括主处理器10和连接于该主处理器10的多个子处理器20，该主处理器10连接一主存储单元12，该主存储单元12集中存储所有子处理器20执行的控制代码，每个控制代码都包括能够执行该控制代码的子处理器20的地址。每个子处理器20连接一个或多个传感器25，传感器25用于产生感应信号。所述传感器25包括压力传感器、温度传感器、红外线传感器、超声波传感器以及声学量传感器等。
子处理器20包括处理单元22以及反馈单元24。处理单元22接收任一与其连接的传感器25产生的感应信号，并通过反馈单元24将感应信号反馈至主处理器10。
该主处理器10包括分析单元11以及解压单元13。分析单元11接收子处理器20反馈的一个或多个感应信号，首先分析感应信号，然后从主存储单元12中检索与感应信号对应的控制代码。主存储单元12将与感应信号对应的控制代码发送到解压单元13。解压单元13解压控制代码生成解压的控制代码，并根据控制代码所包括的地址把该解压的控制代码发送给相应的子处理器20执行。
将所有子处理器20执行的控制代码集中存储于主存储单元12中，子处理器20需要时再从所述主存储单元12中读取，这样子处理器20便无需再连接一存储器用于存储各自的控制代码，因而可以降低成本。例如，有十个子处理器20，每个子处理器20均需要25k字节的存储容量用以存储其执行的控制代码，然而存储器的存储容量均为128k字节的整数倍，所以能够使用的存储器的最小存储容量应该为128k字节，十个子处理器20则需要10个存储容量为128k字节的存储器。如果将十个子处理器20执行的控制代码集中存储于主存储单元12，只需要10*25k字节的存储容量，所以仅需要一个存储容量为256k字节的存储器。而且，32k字节和256k字节的存储器的价格差距较小，故上述集中存储的方式能减少使用存储器的数量，从而降低上述控制系统的成本。如果将各子处理器20执行的控制代码压缩后在存储到主存储单元12中，还可以进一步节省所述主存储单元12的存储容量。
另外，将各子处理器20执行的控制代码集中存储于主存储单元12，如果需要对所述控制系统进行改进或扩展而需要更新控制代码时，则可以直接将新的控制代码更新到主存储单元12即可，从而减小所述控制系统的开发和组装难度。
上述控制系统可以应用于机器人、电子宠物、自动化控制装置和集中式控制计算机系统等，下面的实施方式以如图2所示应用该控制系统的机器人100为例进行说明。
图3为上述机器人100的系统架构图。所述机器人100包括主处理器30和连接于该主处理器30的多个子处理器40，该主处理器30连接一主存储单元32，该主存储单元32集中存储所有子处理器40执行的控制代码，每个控制代码都包括能够执行该控制代码的子处理器40的地址。每个子处理器40连接一个或多个传感器45，及一个或多个执行单元46。所述传感器45用于产生感应信号，其包括压力传感器、温度传感器、红外线传感器、超声波传感器以及声学量传感器等。所述执行单元46用于驱动所述机器人100各肢体或部件的机械运动，其包括马达、发声单元以及发光单元等；子处理器40可以控制马达执行移动等动作，可以控制发声单元产生音效，可以控制发光单元发光。
每一子处理器40用于控制机器人100的一个肢体的各关节或部件，例如其中一子处理器40用于控制左手臂上的各关节，另一子处理器40用于控制头部的眼球和嘴巴等部件。子处理器40包括处理单元42、内置的子存储单元43和反馈单元44。
子存储单元43中存储有子处理器40最近执行过的部分控制代码。所述处理单元42接收任一与其连接的传感器45产生的感应信号，首先分析感应信号，然后在其内置的子存储单元43中检索与感应信号对应的控制代码。如果子存储单元43中存在控制代码，处理单元42读取该控制代码，并执行控制代码以控制执行单元46运动，从而驱动机器人相应肢体的机械运动；否则，所述处理单元42将感应信号通过反馈单元44反馈到主处理器30。
该主处理器30包括分析单元31以及解压单元33。分析单元31接收子处理器40反馈的一个或多个感应信号，首先分析感应信号，然后从主存储单元32中检索与感应信号对应的控制代码。主存储单元32将与感应信号对应的控制代码发送到解压单元33。解压单元33解压所述控制代码生成解压的控制代码，并根据该解压的控制代码包括的地址把该控制代码发送给相应的子处理器40执行。
相应的子处理器40的处理单元42接收所述控制代码，执行该控制代码用以控制与其连接执行单元46运动。所述执行单元46驱动所述机器人100各肢体或部件的机械运动。
图4为机器人100的控制方法流程图。该控制方法包括以下步骤：
步骤S50，机器人100上电后，主处理器30运行主存储单元12中存储的自检程式对机器人100的部件进行自检后，读取所述主存储单元12中存储的各子处理器40执行的初始化程式，解压所述初始化程式，并将解压的初始化程式传送至对应的子处理器40执行。
步骤S51，各子处理器40初始化工作完成后处于待机状态，各子处理器40连接的传感器45实时的感测外界的信号，并生成相应的感应信号，例如红外线传感器45能够感测机器人100前方是否有障碍物和凹坑。
步骤S52，处理单元42接收与其连接的任一传感器45产生的感应信号，并在子存储单元43中检索是否存在与所述感应信号对应的控制代码，其中，子存储单元43中存储有与其连接的子处理器40最近执行过的部分控制代码。
步骤S53，如果处理单元42在所述子存储单元43中检索到与所述感应信号对应的控制代码，所述处理单元42执行该控制代码从而控制所述执行单元46驱动机器人100进行机械运动。
步骤S54，如果处理单元42在所述子存储单元43中未检索到与所述感应信号对应的控制代码，所述处理单元42通过反馈单元44将所述感应信号反馈至主处理器30中的分析单元31。
步骤S55，分析单元31接收各子处理器40反馈的一个或多个感应信号，首先分析所述感应信号，然后从所述主存储单元32中检索与所述感应信号对应的控制代码。
步骤S56，主存储单元32将所述感应信号对应的控制代码发送到解压单元33。
步骤S57，解压单元33接收所述主存储单元32传送的所述控制代码，解压所述控制代码生成解压的控制代码，并根据该控制代码包括的地址把该控制代码发送给相应的子处理器40的处理单元42。
步骤S58，所述子处理器40的处理单元42执行该控制代码从而控制与其连接的多个执行单元46，所述执行单元46用于驱动机器人100进行机械运动。
其中，步骤S51至步骤S58的流程持续循环执行，直到该机器人100的电源被关闭为止。

Claims (10)

  1. 【权利要求1】一种控制系统，其包括主处理器、多个子处理器、主存储单元及传感器，所述子处理器连接一个或多个所述传感器，所述子处理器用于接收传感器产生的感应信号，并将感应信号反馈至所述主处理器，其特征在于：
    所述主存储单元存储有多个控制代码与所述感应信号对应，且所述主存储单元与所述主处理器连接；
    所述主处理器包括：
    分析单元，用于接收所述子处理器反馈所述感应信号，通过分析所述感应信号，从所述主存储单元中检索与所述感应信号对应的控制代码；及
    解压单元，用于接收所述主存储单元传送的与所述感应信号对应的控制代码，解压所述控制代码生成解压的控制代码，并把所述解压的控制代码发送给相应的子处理器执行。
  2. 【权利要求2】如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，该子处理器内置有子存储单元，所述子存储单元中存储有所述子处理器最近执行过的控制代码，当子处理器接收到与其连接传感器发送的感应信号后，分析所述感应信号，并在所述子存储单元中检索与所述感应信号对应的控制代码，如果所述子处理器在所述子存储单元中检索到与所述感应信号对应的控制代码，则执行该控制代码，否则所述子处理器将所述感应信号反馈到主处理器。
  3. 【权利要求3】如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，每个控制代码都包括能够执行该控制代码的子处理器的地址，主处理器根据所述控制代码所包括的地址发送到相应的子处理器。
  4. 【权利要求4】如权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，还包括与子处理器连接的多个执行单元，所述子处理器执行所述控制代码用以驱动执行单元工作。
  5. 【权利要求5】如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述执行单元至少包括马达、发声单元、发光单元中的一种。
  6. 【权利要求6】一种控制系统的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
    子处理器接收与其连接的传感器产生的感应信号；
    主处理器接收所述子处理器反馈的感应信号；
    主处理器分析感应信号以确定该感应信号对应的控制代码；
    主处理器解压所述控制代码生成解压的控制代码；及
    传送所述解压的控制代码给所述子处理器执行。
  7. 【权利要求7】如权利要求6所述的控制系统的控制方法，其特征在于，还包括下列步骤：
    所述子处理器接收到所述感应信号后，对所述感应信号通过分析，并在其内置的子存储单元中检索与所述感应信号对应的控制代码；
    如果检索到与所述感应信号对应的控制代码，则执行该控制代码，否则所述子处理器将所述感应信号反馈到主处理器。
  8. 【权利要求8】如权利要求6所述的控制系统的控制方法，其特征在于，每个控制代码都包括能够执行该控制代码的子处理器的地址，主处理器根据所述控制代码所包括的地址发送到相应的子处理器。
  9. 【权利要求9】如权利要求6或7所述的控制系统的控制方法，其特征在于，还包括下列步骤：
    所述子处理器执行所述控制代码以驱动与所述子处理器连接的多个执行单元工作。
  10. 【权利要求10】如权利要求9所述的控制系统的控制方法，其特征在于，所述执行单元至少包括马达、发声单元、发光单元中的一种。
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