CN104639336A - 低成本高实时的ip互联通信控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种低成本高实时的IP互联通信控制装置，包括PWM单元、SPI单元和ADC单元，所述PWM单元用于输出多路PWM信号和一路硬件触发信号，所述PWM单元包括一个PWM信号输出控制器、一个控制寄存器和一个硬件触发信号发生器；所述SPI单元用于接收硬件触发信号，启动ADC采样转换和接收采样转换结果，所述SPI单元包括一个硬件触发信号接收器、一个SPI传输控制器和一个接收缓冲器；所述ADC单元用于对被控制装置输出的待采样模拟信号进行采样转换，所述ADC单元包括一个转换控制器和一个输出缓冲器。本发明提供了一种无需软件干预、实时性良好、精度较高的低成本高实时的IP互联通信控制装置。
Description
技术领域
本发明属于通信控制领域，尤其涉及一种IP互联通信控制装置。
背景技术
目前，脉宽调制PWM技术在工业自动化、节能降耗方面均得到广泛的应用，在高精度的应用场合中，闭环反馈机制发挥着重要作用，如何配合PWM控制和ADC模数转换两者之间的使用就成了IP互联通信反馈机制中的重点和难点。现有的IP互联通信方式之中，PWM技术和模数转换ADC之间均是用软件来协调配合使用，软件控制PWM信号输出至被控制装置，同时通过软件延时特定时间后，软件控制启动模数转换。通过软件来实现PWM技术和ADC之间配合使用，优点是软件在针对具体应用时的扩展性和灵巧性强，缺点是在高精度的应用场合中，需要高频率的PWM信号输出，此时如果通过软件来控制输出PWM信号并且启动模数转换，会导致实时性不强，并且会产生一定的误差。
发明内容
为了克服已有IP互联通信方式需要通过软件来控制、实时性不强、精度较低的不足，本发明提供了一种无需软件干预、实时性良好、精度较高的低成本高实时的IP互联通信控制装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低成本高实时的IP互联通信控制装置，所述控制装置包括PWM单元、SPI单元和ADC单元，其中，
所述PWM单元用于输出多路PWM信号和一路硬件触发信号，所述PWM单元包括一个PWM信号输出控制器、一个控制寄存器和一个硬件触发信号发生器，所述PWM信号输出控制器控制输出多路PWM信号；控制寄存器在软件初始化时进行设置，从而控制每一路的硬件触发信号相对于该路PWM信号的产生时刻；硬件触发信号发生器将每路产生的硬件触发信号合并成一路输出至SPI单元；
所述SPI单元用于接收硬件触发信号，启动ADC采样转换和接收采样转换结果，所述SPI单元包括一个硬件触发信号接收器、一个SPI传输控制器和一个接收缓冲器，所述硬件触发信号接收器接收到硬件触发信号后启动SPI传输控制器，所述SPI传输控制器接收由硬件触发信号接收器输出的启动传输信号后，输出模数转换启动信号至ADC单元，所述接收缓冲器接收ADC单元输出的采样转换结果并当结果数据数目达到接收缓冲阈值时，产生中断；
所述ADC单元用于对被控制装置输出的待采样模拟信号进行采样转换，所述ADC单元包括一个转换控制器和一个输出缓冲器，所述转换控制器接收模数转换启动信号以启动模数转换，所述输出缓冲器存储并输出采样转换结果。
进一步，所述PWM信号输出控制器中，设置为左对齐、右对齐或者中心对齐的互补带死区时间的PWM信号，或设置为多路独立的PWM信号，每一路的PWM信号均可设置周期及占空比。
本发明的有益效果主要表现在：1、在软件初始化完PWM单元的寄存器后，每个PWM信号周期均由PWM单元硬件触发SPI单元从而启动ADC单元进行采样转换，初始化结束后无需软件对PWM单元、SPI单元和ADC单元三者之间的协同进行操作；2、装置功能稳定可靠，抗干扰能力强，由于整个连续触发过程无需软件干预，实时性强，精度也非常高；3、装置接口少，与被控制装置的连接方便，自动控制；4、采用PWM信号对被控制装置进行操作，具有一定的节能降耗效果。
附图说明
图1为本发明的低成本高实时的IP互联通信控制装置的工作原理图；
图2为PWM单元的结构图；
图3为SPI单元的结构图；
图4为ADC单元的结构图；
图5为本发明的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图5，一种低成本高实时的IP互联通信控制装置，所述控制装置包括PWM单元、SPI单元和ADC单元，其中，
所述PWM单元用于输出多路PWM信号和一路硬件触发信号，所述PWM单元包括一个PWM信号输出控制器、一个控制寄存器和一个硬件触发信号发生器，所述PWM信号输出控制器控制输出多路PWM信号；控制寄存器在软件初始化时进行设置，从而控制每一路的硬件触发信号相对于该路PWM信号的产生时刻；硬件触发信号发生器将每路产生的硬件触发信号合并成一路输出至SPI单元；
所述SPI单元用于接收硬件触发信号，启动ADC采样转换和接收采样转换结果，所述SPI单元包括一个硬件触发信号接收器、一个SPI传输控制器和一个接收缓冲器，所述硬件触发信号接收器接收到硬件触发信号后启动SPI传输控制器，所述SPI传输控制器接收由硬件触发信号接收器输出的启动传输信号后，输出模数转换启动信号至ADC单元，所述接收缓冲器接收ADC单元输出的采样转换结果并当结果数据数目达到接收缓冲阈值时，产生中断；
所述ADC单元用于对被控制装置输出的待采样模拟信号进行采样转换，所述ADC单元包括一个转换控制器和一个输出缓冲器，所述转换控制器接收模数转换启动信号以启动模数转换，所述输出缓冲器存储并输出采样转换结果。
进一步，所述PWM信号输出控制器中，设置为左对齐、右对齐或者中心对齐的互补带死区时间的PWM信号，或设置为多路独立的PWM信号，每一路的PWM信号均可设置周期及占空比。
本实施例中，PWM单元中，控制寄存器输出配置信号至硬件触发信号发生器，该配置信号用于分别设置每个硬件触发信号在每路PWM每次输出信号周期内的产生时刻。输出控制器输出PWM信号至被控制装置，根据被控制装置所需的PWM信号路数，在初始化时使能指定路的PWM信号，禁能其余路的PWM信号，并在初始化完成后控制同步输出PWM信号。硬件触发信号发生器输出硬件触发信号，根据控制寄存器输出的配置信息以产生硬件触发信号，并将每路产生的硬件触发信号合并成一路，输出至SPI单元。
SPI单元中，硬件触发信号接收器在每次PWM输出信号周期内可接收多个硬件触发信号，但是在一个硬件触发信号启动一次采样转换操作后并且接收到传输控制器输出的采样完成指示信号前，硬件触发信号接收器不接收下一个硬件触发信号，直到接收到采样完成指示信号后，硬件触发信号接收器接收下一个硬件触发信号，硬件触发信号接收器在接收到一个硬件触发信号后，启动SPI传输控制器对ADC单元进行操作。SPI传输控制器在每次接收到硬件触发信号接收器输出的启动传输信号时，启动SPI协议状态机，输出模数转换启动信号以使能一次ADC单元进行采样转换操作，一次采样转换操作结束时输出一个采样完成指示信号至硬件触发信号接收器。接收缓冲器接收ADC单元输出的采样转换结果数据，当接收到的数据数目达到接收缓冲器的阈值时，产生中断。
ADC单元中，转换控制器每次接收到传输控制器输出的模数转换启动信号时，启动采样转换状态机，对待采样模拟信号进行采样和转换操作。输出缓冲器存储指定数目的采样转换结果，并输出至SPI单元的接收缓冲器。
按照图5所示本发明实施方式的工作流程示意图，程序开始时，先对PWM控制寄存器进行软件初始化，以设置每个硬件触发信号在每路PWM每次输出信号周期内的产生时刻。软件初始化完成后，装置开始运行，PWM单元输出指定路的PWM信号，并在每个PWM信号周期产生多个硬件触发信号，SPI单元在接收一个硬件触发信号之前，判断前一次ADC采样转换是否完成，如未完成，SPI单元不接收该硬件触发信号，并在接收下一个硬件触发信号之前继续进行此判断；如已完成，SPI单元接收该硬件触发信号。SPI单元接收到硬件触发信号后，传输控制器输出模数转换启动信号以启动ADC单元对待采样模拟信号进行采样和转换。ADC单元将模数转换得到的结果数据暂存在输出缓冲器中，并通过输出缓冲器输出至SPI单元的接收缓冲器，当接收缓冲器接收到的采样转换结果数据数目达到阈值时，产生中断。
Claims (2)
1.一种低成本高实时的IP互联通信控制装置，其特征在于：所述控制装置包括PWM单元、SPI单元和ADC单元，其中，
所述PWM单元用于输出多路PWM信号和一路硬件触发信号，所述PWM单元包括一个PWM信号输出控制器、一个控制寄存器和一个硬件触发信号发生器，所述PWM信号输出控制器控制输出多路PWM信号；控制寄存器在软件初始化时进行设置，从而控制每一路的硬件触发信号相对于该路PWM信号的产生时刻；硬件触发信号发生器将每路产生的硬件触发信号合并成一路输出至SPI单元；
所述SPI单元用于接收硬件触发信号，启动ADC采样转换和接收采样转换结果，所述SPI单元包括一个硬件触发信号接收器、一个SPI传输控制器和一个接收缓冲器，所述硬件触发信号接收器接收到硬件触发信号后启动SPI传输控制器，所述SPI传输控制器接收由硬件触发信号接收器输出的启动传输信号后，输出模数转换启动信号至ADC单元，所述接收缓冲器接收ADC单元输出的采样转换结果并当结果数据数目达到接收缓冲阈值时，产生中断；
所述ADC单元用于对被控制装置输出的待采样模拟信号进行采样转换，所述ADC单元包括一个转换控制器和一个输出缓冲器，所述转换控制器接收模数转换启动信号以启动模数转换，所述输出缓冲器存储并输出采样转换结果。
2.如权利要求1所述的低成本高实时的IP互联通信控制装置，其特征在于：所述PWM信号输出控制器中，设置为左对齐、右对齐或者中心对齐的互补带死区时间的PWM信号，或设置为多路独立的PWM信号，每一路的PWM信号均可设置周期及占空比。
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