CN106081752B - 电梯控制板、黑匣子以及基于fpga的控制功能模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯控制领域，公开了一种电梯控制板、黑匣子以及基于FPGA的控制功能模块。电梯控制板包括通讯总线电路、人机交互电路、高低压输入输出电路以及基于FPGA的控制功能模块；控制功能模块包括第一、第二处理器、通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块和变频器控制模块。第一处理器为主控单元，与第二处理器、通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块通信连接；第二处理器为驱动控制单元，与变频器控制模块通信连接。通讯总线控制模块与通讯总线电路通信连接；人机交互控制模块与人机交互电路通信连接；高低压输入输出控制模块与高低压输入输出电路通信连接。这样，简化了电梯控制系统。

Description

电梯控制板、黑匣子以及基于FPGA的控制功能模块

技术领域

本发明涉及电梯控制领域，特别涉及电梯控制板、黑匣子以及基于FPGA(FPGA，Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)的控制功能模块。

背景技术

随着社会经济的快速发展，高层建筑大量涌现，电梯在人们日常生活中扮演的角色越来越重要。在现有技术中，主控单元以及驱动控制单元是电梯控制系统中较为重要的组成部分。主控单元是电梯控制系统的核心，主要负责电梯运行的逻辑控制，协调电梯的上下行和呼梯信号，并发送控制指令给驱动控制单元。驱动控制单元用于变频器控制，在接收到主控单元的控制指令时，调节出变频器所需的脉冲宽度调制PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)信号，以便于变频器驱动电梯电机，电梯运行。

在实现本发明创造的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下缺陷：

在现有技术中的电梯控制系统的控制板上，主控单元与驱动控制单元为两个相互独立的部分，需要通过铜线将主控单元以及驱动控制单元进行连接，以实现两者之间的信息交互。这就导致电梯控制系统的控制板体积较大，接线复杂程度较高，且通讯可靠性较低。

并且，主控单元以及驱动控制单元大多都是采用单片机进行实现的，如主控MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、驱动MCU。这就导致电梯控制系统的控制板可拓展性较低，从而不利于电梯控制系统后续新增功能的拓展。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种电梯控制板、黑匣子以及基于FPGA的控制功能模块，使得电梯控制系统的主控单元以及驱动控制单元能够集成在一块芯片上，电梯控制板的体积较小，从而有效的简化了电梯控制系统，使得电梯控制系统的可靠性较高、灵活性较高，且易于拓展电梯控制系统的新功能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电梯控制板，应用于电梯控制系统，包括：通讯总线电路、人机交互电路、高低压输入输出电路以及基于现场可编程门阵列FPGA的控制功能模块；

控制功能模块包括：第一处理器、第二处理器、通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块以及变频器控制模块；

第一处理器与第二处理器通信连接；通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块与第一处理器通信连接；变频器控制模块与第二处理器通信连接；其中，第一处理器为电梯控制系统的主控单元；第二处理器为电梯控制系统的驱动控制单元；

通讯总线电路与通讯总线控制模块通信连接；人机交互电路与人机交互控制模块通信连接；高低压输入输出电路与高低压输入输出控制模块通信连接。

本发明的实施方式还提供了一种电梯控制黑匣子，包括：壳体、至少一连接接口以及具有N个通信接口的电梯控制板；

壳体设有对应于各连接接口的开口；连接接口容置于开口；

电梯控制板容置于壳体，且N个通信接口均与各连接接口电性连接。

本发明的实施方式还提供了一种基于FPGA的控制功能模块，应用于电梯控制系统，包括：第一处理器、第二处理器、通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块以及变频器控制模块；

第一处理器与第二处理器通信连接；

通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块与第一处理器通信连接；

变频器控制模块与第二处理器通信连接；

其中，第一处理器为电梯控制系统的主控单元；第二处理器为电梯控制系统的驱动控制单元。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在基于FPGA的控制功能模块上设置第一处理器以及第二处理器，第一处理器与第二处理器通信连接，将控制功能模块的第一处理器作为电梯控制系统的主控单元，第二处理器作为电梯控制系统的驱动控制单元，从而将电梯控制系统的主控单元以及驱动控制单元集成在一块控制功能模块上。并且，为了使控制功能模块上的第一处理器以及第二处理器能够与其他电路实现通信，还在控制功能模块上设置通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块以及变频器控制模块，通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块与第一处理器通信连接，变频器控制模块与第二处理器通信连接。这样，利用通讯总线控制模块与通讯总线电路通信连接，人机交互控制模块与人机交互电路通信连接，高低压输入输出控制模块与高低压输入输出电路通信连接，从而形成一体积较小，且应用于电梯控制系统的电梯控制板。通过这种方式，从而有效的简化了电梯控制系统，使得电梯控制系统的可靠性较高、灵活性较高，并易于拓展电梯控制系统的新功能。

另外，控制功能模块还包括：第三处理器以及N个通信接口控制模块；其中，N为自然数；第三处理器与第一处理器通信连接，并与N个通信接口控制模块通信连接；其中，第三处理器为电梯控制系统的网关单元；电梯控制板还包括：N个通信接口；N个通信接口一一对应的与N个通信接口控制模块通信连接。通过在控制功能模块上设置第三处理器的方式，将第三处理器作为电梯控制系统的网关单元，从而能够将电梯运行数据上传到互联网监控中心，实现对电梯实时有效的监管维护，实现了电梯物联网。

另外，N个通信接口控制模块为其中之一或任意组合：RS-232通信接口控制模块、RS-485通信接口控制模块、以太网通信接口控制模块、USB通信接口控制模块或者Micro SD卡通信接口控制模块。提供了通信接口控制模块的多种实现形式，增加了本发明的可行性。

另外，第一处理器、第二处理器以及第三处理器均为NiosⅡ系列嵌入式处理器。提供了第一处理器、第二处理器以及第三处理器的一种具体实现形式，增加了本发明的可行性。并且，使用NiosⅡ系列嵌入式处理器，拓展电梯控制系统的新功能较为方便快捷，技术人员能够根据自己的实际需求，添加相应的外设模块，以便于获取最符合当前需求的控制功能模块。

另外，在控制功能模块中，第一处理器通过AVLAON总线与第二处理器以及第三处理器通信连接；通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块通过AVLAON总线与第一处理器通信连接；变频器控制模块通过AVLAON总线与第二处理器通信连接；N个通信接口控制模块通过AVLAON总线与第三处理器通信连接。利用AVLAON总线实现各模块之间的信息传输，传输速度较快，且可靠性较高。

另外，人机交互电路为按键与数码管显示电路，提供了人机交互电路的一种具体实现形式，增加了本发明的可行性。

另外，控制功能模块还包括通信接口控制模块；通信接口控制模块与第一处理器通信连接；电梯控制板还包括：薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)驱动电路；TFT驱动电路与通信接口控制模块通信连接。通过这种在控制功能模块上设置与第一处理器通信连接的通信接口控制模块的方式，实现第一处理器对薄膜晶体管TFT驱动电路的控制，以便于TFT驱动电路控制TFT显示屏播放视频、图片，使得用户在乘坐电梯时，能够了解到更多的有用信息。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中的电梯控制板的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式中控制功能模块对通讯总线控制模块以及通讯总线电路进行控制的原理图；

图3是根据本发明第一实施方式中控制功能模块对变频器控制模块中的脉冲宽度调制PWM控制子模块进行控制的原理图；

图4是根据本发明第一实施方式中死区时间原理图；

图5是根据本发明第二实施方式中的电梯控制板的结构示意图；

图6是根据本发明第二实施方式中控制功能模块对通信接口控制模块以及通信接口进行控制的原理图；

图7是根据本发明第三实施方式中的电梯控制板的结构示意图；

图8是根据本发明第四实施方式中电梯控制黑匣子连接接口的结构示意图；

图9是根据本发明第四实施方式中电梯控制黑匣子的系统图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电梯控制板，应用于电梯控制系统，如图1所示，包括：通讯总线电路2、人机交互电路3、高低压输入输出电路4以及基于FPGA的控制功能模块1。

以下先对控制功能模块1进行具体说明：

控制功能模块1包括：第一处理器11、第二处理器12、通讯总线控制模块13、人机交互控制模块14、高低压输入输出控制模块15以及变频器控制模块16。

第一处理器11与第二处理器12通信连接。通讯总线控制模块13、人机交互控制模块14以及高低压输入输出控制模块15与第一处理器11通信连接。变频器控制模块16与第二处理器12通信连接。其中，第一处理器11为电梯控制系统的主控单元。第二处理器12为电梯控制系统的驱动控制单元。

其中，控制功能模块1可以为CYCLONE IV系列的芯片，功耗较低，且低成本。第一处理器11、第二处理器12可以为NiosⅡ系列嵌入式处理器。通讯总线控制模块13、人机交互控制模块14、高低压输入输出控制模块15以及变频器控制模块16可以为IP核。第一处理器11通过AVLAON总线与第二处理器12以及第三处理器17通信连接。通讯总线控制模块13、人机交互控制模块14以及高低压输入输出控制模块15通过AVLAON总线与第一处理器11通信连接。变频器控制模块16通过AVLAON总线与第二处理器12通信连接。N个通信接口控制模块18通过AVLAON总线与第三处理器17通信连接。

具体的说，NiosⅡ系列嵌入式处理器是一个单纯的CPU，其外设模块是需要技术开发人员根据实际需求进行定制的，这种定制的外设模块称为IP核。在实际操作时，技术开发人员可以根据自己的实际需求，定制相应的外设模块，并将各外设模块通过AVLAON总线挂载到相对应的NiosⅡ系列嵌入式处理器上，以便于控制功能模块1的各处理器通过相应的外设模块与其他电路实现通信。这样，利用AVLAON总线实现各模块之间的信息传输，传输速度较快，且可靠性较高。并且，拓展电梯控制系统的新功能较为方便快捷，技术开发人员能够获取最符合当前需求的控制功能模块。

本实施方式中，电梯控制板中的各电路与控制功能模块的连接关系为：通讯总线电路2与控制功能模块1的通讯总线控制模块13通信连接。人机交互电路3与控制功能模块1的人机交互控制模块14通信连接。高低压输入输出电路4与控制功能模块1的高低压输入输出控制模块15通信连接。其中，人机交互电路3可以为按键与数码管显示电路。

具体的说，在控制功能模块1中，第一处理器11与第二处理器12通信连接，从而能实现第一处理器11与第二处理器12之间的信息交互。并且，第一处理器11还通过通讯总线控制模块13与通讯总线电路2实现通信；通过人机交互控制模块14与人机交互电路3实现通信；通过高低压输入输出控制模块15与高低压输入输出电路4实现通信。这样，第一处理器11便相当于电梯控制系统中的主控单元，能够协调、控制通讯总线电路2、人机交互电路3以及高低压输入输出电路4的工作，并发送控制指令给第二处理器12。

第二处理器12能够通过变频器控制模块16与电梯控制系统的变频器实现通信。这样，第二处理器12便相当于电梯控制系统中的驱动控制单元，能够控制变频器控制模块16调节出变频器所需的脉冲宽度调制PWM信号，以便于变频器驱动电梯电机，电梯运行。

以下对电梯控制板的工作原理进行进一步的说明：

具体的说，技术开发人员在控制功能模块1中定制相应的外设模块时，可以灵活定义相关寄存器，如控制寄存器，数据寄存器等。当NiosⅡ系列嵌入式处理器写/读外设模块中的相关寄存器时，外设模块将在系统时钟的支撑下，控制相关电路实现对应的功能。这样，在功能实现过程中，处理器仅用于各个外设模块之间的调度处理，从而无需NiosⅡ系列嵌入式处理器的频繁工作，大大减轻了处理器的负载。以下进行举例说明：

1、通讯总线电路2为CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线，控制功能模块1中的通讯总线控制模块13为CAN总线控制模块。如图2所示，通讯总线电路2包括CAN控制器21以及CAN收发器22。通讯总线控制模块13包括控制寄存器131以及数据/地址寄存器132。

具体的说，第一处理器11向CAN总线控制模块中的控制寄存器131和数据/地址寄存器132写入有效数据后，CAN总线控制模块便根据其预设的时序逻辑进行相关功能的实现。其中，预设的时序逻辑由技术开发人员预先设置并保存在控制功能模块1中。

不难看出，CAN总线控制模块的控制对象为CAN控制器21。CAN控制器21能够与CAN收发器22进行数据交互。这样，第一处理器11的工作只是控制CAN总线控制模块的工作，并给CAN总线控制模块传送或者接受数据，其他的工作都由CAN总线控制模块完成，从而无需第一处理器11的频繁工作。在实际操作时，CAN控制器21可以为SJA1000通用CAN控制器，CAN收发器可以为TJA1050控制器。

2、变频器控制模块16包括脉冲宽度调制PWM控制子模块、编码器控制子模块以及保护子模块。其中，PWM控制子模块、编码器控制子模块以及保护子模块均与第二处理器12通信连接。

由于PWM信号是控制变频器中绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)开关的关键信号。因此，以下对PWM控制子模块进行说明：

常规的电梯变频器一般为两电平拓扑结构，目前针对三电平的大功率电梯变频器也已经开始研究并使用。由于三电平拓扑结构相比于两电平拓扑结构而言输出电平增多，可以减小滤波器的体积，并使得单个IGBT的承受的电压较低，有效的提高了直流母线电压与功率等级。因此，本实施方式中，以变频器为三相混合箝位型三电平变频器为例，进行PWM控制子模块的设计。

如图3所示，PWM控制子模块包括：A相调制寄存器、B相调制寄存器、C相调制寄存器、死区时间控制寄存器、PWM锁死寄存器以及PWM逻辑控制。以下简称A相调制寄存器为ModA、B相调制寄存器为ModB、C相调制寄存器为ModC、死区时间控制寄存器为Dead、PWM锁死寄存器为PwmLock。

其中，PWM锁死寄存器用于当检测到系统故障时将PWM信号封锁，使得电机停转保护。PWM逻辑控制负责产生载波信号并与调制寄存器中的值进行比较，产生三相PWM信号。

具体的说，第二处理器12发送出的控制信号经过处理后，会得到三个调制量，这三个调制量会被分别送入三个调制寄存器中：A相调制寄存器、B相调制寄存器以及C相调制寄存器。其中，各调制寄存器中的数据可以作为和三角载波进行比较的最终的调制波。

本实施方式中，采用的调制方法为载波移相法。载波为两个在相位上相差180度的三角波。在设计PWM控制子模块时，可以利用一个计数范围为0-2047的连续增减计数器来实现这两个载波。

由于脉冲宽度调制PWM控制子模块内部的寄存器，不需要与第二处理器12进行数据交互，因此本实施方式中产生的三角波Carrier[10..0]的频率为原来载波的两倍。

下面以A相为例，分析产生PWMA[4]、PWMA[3]、PWMA[2]、PWMA[1]的方法：

要产生这四路PWM波形，需要首先产生两路理想的PWM波形：PWMA[2]以及PWMA[1]。首先产生一标志位flag，在carrier第一个周期flag为0，下一个周期标志位翻转，再下一个周期翻转为0，依次类推。下面针对A相调制波在正负半周两种情况下进行讨论。

1、假设A相调制波在正半周，即调制量va_m[10]＝0：

(1)若ModA[10..0]>Carrier[10..0]并且flag＝0，则PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b11；

其中，2’b11代表两位二进制数11。

(2)若ModA[10..0]<Carrier[10..0]并且flag＝0，则PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b10；

其中，2’b10代表两位二进制数10。

(3)若ModA[10..0]>Carrier[10..0]并且flag＝1，则PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b11；

其中，2’b11代表两位二进制数11。

(4)若ModA[10..0]<Carrier[10..0]并且flag＝1，则PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b01；

其中，2’b01代表两位二进制数01。

2、假设A相调制波在负半周，即ModA[10]＝1：

(1)若-ModA[10..0]>carrier[10..0]，并且flag＝0，则PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b00；

其中，2’b00代表两位二进制数00。

(2)若-ModA[10..0]<Carrier[10..0]，并且flag＝0，PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b10；

其中，2’b10代表两位二进制数10。

(3)若-ModA[10..0]>Carrier[10..0]，并且flag＝1，PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b00；

其中，2’b00代表两位二进制数00。

(4)若-ModA[10..0]<Carrier[10..0]并且flag＝1，则PWMA[2]以及PWMA[1]为2’b01；

其中，2’b01代表两位二进制数01。

产生两路理想PWM信号PWMA[1]和PWMA[2]后，可利用PWMA[1]与PWMA[4]的互补关系，PWMA[2]与PWMA[3]的互补关系，得到另外两路PWMA[4]以及PWMA[3]信号。

但是，在实际操作时，还要考虑死区时间的问题，此时需要根据PWMA[1]和PWMA[2]产生死区时间之后的互补信号。图4给出了由PWMA[1]产生死区的互补信号PWMA[4]的死区时间原理图，根据图4所示的死区时间原理图，其中Ts为采样周期，从图4中可以总结出如下规律：

(1)如果死区时间计数值为0，则PWMA[1]＝0，PWMA[4]＝1。

(2)如果死区时间计数值等于死区时间控制寄存器的值，则PWMA[1]＝1，PWMA[4]＝0。

(3)如果死区时间计数器正处计数状态，则PWMA[1]＝0，PWMA[4]＝0。

不难看出，根据以上这三条规律，可以比较容易地产生带有死区时间PWMA[1]和PWMA[2]。依照A相调制寄存器产生四路PWM波形的方法，B相调制寄存器、C相调制寄存器各产生四路PWM波形，从而产生12路实际PWM信号。在实际操作时，为保证12路信号严格的同步性，可以在控制功能模块1中设定6个独立并行程序块。

综上所述，本实施方式中，电梯控制系统的主控单元以及驱动控制单元能够集成在一块芯片上，电梯控制板的体积较小，从而有效的简化了电梯控制系统，使得电梯控制系统的可靠性较高、灵活性较高，并易于拓展电梯控制系统的新功能。

本发明的第二实施方式涉及一种电梯控制板，如图5所示。第二实施方式在第一实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，控制功能模块中还设有为电梯控制系统的网关单元的第三处理器17，从而能够将电梯运行数据上传到互联网监控中心，实现对电梯实时有效的监管维护，实现了电梯物联网。

具体的说，控制功能模块还包括：第三处理器17以及N个通信接口控制模块18，N为自然数。第三处理器17与第一处理器11通信连接，并与N个通信接口控制模块18通信连接。

电梯控制板还包括：N个通信接口5。N个通信接口5一一对应的与N个通信接口控制模块18通信连接。

其中，N个通信接口控制模块18为其中之一或任意组合：RS-232通信接口控制模块、RS-485通信接口控制模块、以太网通信接口控制模块、USB通信接口控制模块或者MicroSD卡通信接口控制模块。这样，从而能够满足不同的电梯系统与场合下的各种需要。

在本实施方式中，第三处理器17可以和第一处理器11以及第二处理器12相同，也为NiosⅡ系列嵌入式处理器，且第三处理器17也可以通过AVLAON总线与第一处理器11通信连接。这样，第三处理器17不仅可以与第一处理器11进行数据通信，而且可以通过各通信接口控制模块18，实现组网，以便于大数据量的传输。

以下以通信接口控制模块18为以太网通信接口控制模块进行说明：

如图6所示，以太网通信接口控制模块包括控制寄存器181、数据发送寄存器182以及数据接收寄存器183。其中，数据接收寄存器183，数据长度可以任意定义，最长为32位，数据发送寄存器，数据长度任意定义，最长32位。

不难看出，控制寄存器181用于控制通信接口芯片51的读、写、片选、复位等操作，第三处理器17通过操作这三个寄存器，便可以启动以太网进行工作。在实际操作时，通信接口芯片51可以为DM9000A高速以太网接口芯片。

本发明第三实施方式涉及一种电梯控制板，如图7所示。第三实施方式在第二实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第三实施方式中，电梯控制板还包括薄膜晶体管TFT驱动电路6，从而能够利用TFT驱动电路控制TFT显示屏播放视频、图片，使得用户在乘坐电梯时，能够了解到更多的有用信息。

具体的说，控制功能模块还包括通信接口控制模块18。通信接口控制模块18与第一处理器11通信连接。

电梯控制板还包括：薄膜晶体管TFT驱动电路6。TFT驱动电路6与通信接口控制模块18通信连接。

本发明第四实施方式涉及一种电梯控制黑匣子，包括：壳体、至少一连接接口以及如第二实施方式或者第三实施方式中的电梯控制板。

具体的说，壳体设有对应于连接接口的开口；连接接口容置于开口。电梯控制板容置于壳体，且N个通信接口均与各连接接口电性连接。

在本实施方式中，统一了各通信接口控制模块对应的通信接口，电梯控制黑匣子能够自动识别是哪种通信接口接入，以便于用户自由接插，有效的简化了接线过程，防止现场接线出错。

以下对本实施方式中的电梯控制黑匣子的工作原理进行举例说明：

假设电梯控制板中控制功能模块包括RS232通信接口控制模块以及RS485通信接口控制模块。控制功能模块包括的通讯总线控制模块为CAN总线控制模块，且CAN总线控制模块包括普通CAN子模块以及SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)转CAN子模块。

则，电梯控制板中包含的各通信接口为：RS232通信接口、RS485通信接口、普通CAN通信接口以及SPI转CAN通信接口。

本实施方式中，以图8所示的的连接接口为例进行说明，包含8个连接脚，分别为：+5V连接脚、GND连接脚、+3.3V连接脚、TX/MOSI连接脚、RX/MISO连接脚、RTS/SPICS连接脚、CS1/SPICLK连接脚以及CS1/SPINT连接脚。

RS232通信接口：RTS信号不需要、CS1/SPICLK信号需要、CS1/SPINT信号不需要。

RS485通信接口：RTS信号需要、CS1/SPICLK信号不需要、CS1/SPINT信号需要。

普通CAN通信接口：RTS信号不需要、CS1/SPICLK信号不需要、CS1/SPINT信号需要。

SPI转CAN通信接口：RTS信号需要、CS1/SPICLK信号需要、CS1/SPINT信号需要，且这三个信号在通讯过程中数据是变化的。

根据上述的规律，本实施方式中，采用最后3位进行编码的方式，其中0代表通信接口的连接脚接地处理，1代表通信接口的连接脚上拉处理。则，RS232通信接口对应的通信接口控制模块可以编码为010。RS485通信接口对应的通信接口控制模块可以编码为101。普通CAN通信接口对应的通信接口控制模块可以编码为001。SPI转CAN通信接口对应的通信接口控制模块可以编码为111。

图9为电梯控制黑匣子的系统图。利用通过控制功能模块的第三处理器17与硬件逻辑模块的结合的方式，实现灵活变通的黑匣子功能。其中，硬件逻辑模块中包括模块识别单元、选通通道单元、虚拟IO单元以及逻辑仲裁与选通单元。

具体的说，当连接接口中有插件插入时，先由硬件逻辑模块的模块识别单元根据编码，识别出是哪类插件插入，然后逻辑仲裁与选通单元会根据现有的该通信接口的资源数进行逻辑选通。如，识别模块识别出插件为RS232插件，则选通与仲裁模块会根据现有的RS232的资源数进行逻辑选通。

假设黑匣子中有4个RS232通信接口，每个RS232针对不同的功能，则第三处理器17可以通过轮询握手的方式，判断是否有闲置的RS232通信接口，以便于将插入的插件接入该闲置的RS232通信接口中。如果，轮询下来没有任何符合要求，则可以判定当前没有闲置的RS232通信接口，此时，轮询等待，直到插件与对应的通信接口顺利建立通信连接。

一旦通信连接顺利建立，则该路选通信号被选定。此时，硬件逻辑的虚拟IO单元与控制功能模块内的虚拟IO模块通信，从而告知第三处理器17有新的插件插入。此时第三处理器17可以在控制功能模块中闲置的资源中进行轮询，直到建立通路。

这样，由硬件逻辑模块统计插入的插件数并进行分类，通过虚拟IO单元的简单数据传送协议，传送出插件数和插件种类。其中，虚拟IO单元在电梯控制系统的初始识别模块阶段，作为传送插件数和插件种类的功能。当通路建立后，虚拟IO单元可以传输SPI转CAN通信接口的片选编码信号，甚至可以扩展为传输RS232通信接口、RS485通信接口的片选编码信号。

具体的说，虚拟IO单元在电梯控制系统中扮演了传信的角色。硬件逻辑模块给第三处理器17传递的是在线通信接口的接口类型、每种类型对应的个数以及通信接口的连接状态。第三处理器17根据其在虚拟IO单元中接收到这些信号进行处理，将处理后的选通通道信息以及相关模块的片选信息传给硬件逻辑模块。

不难看出，硬件逻辑模块会对各通信接口的实时信息进行并行高效的扫描，无需第三处理器17的参与。当硬件逻辑模块处理完毕后，会以中断的方式告知第三处理器17，第三处理器17只需在中断服务程序中做简单的数据处理，并告知硬件逻辑模块进行相应的操作即可。

第五实施方式涉及一种基于FPGA的控制功能模块，应用于电梯控制系统，包括：第一处理器、第二处理器、通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块以及变频器控制模块；

第一处理器与第二处理器通信连接；

通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块与第一处理器通信连接；

变频器控制模块与第二处理器通信连接；

其中，第一处理器为电梯控制系统的主控单元；第二处理器为电梯控制系统的驱动控制单元。

第六实施方式涉及一种基于FPGA的控制功能模块。第六实施方式在第五实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第六实施方式中，控制功能模块还包括：第三处理器以及N个通信接口控制模块；其中，N为自然数；

第三处理器与第一处理器通信连接，并与N个通信接口控制模块通信连接；其中，第三处理器为电梯控制系统的网关单元。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电梯控制板，其特征在于，应用于电梯控制系统，包括：通讯总线电路、人机交互电路、高低压输入输出电路以及基于现场可编程门阵列FPGA的控制功能模块；

所述控制功能模块包括：第一处理器、第二处理器、通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块以及变频器控制模块；

所述第一处理器与所述第二处理器通信连接；所述通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块与所述第一处理器通信连接；所述变频器控制模块与所述第二处理器通信连接；其中，所述第一处理器为所述电梯控制系统的主控单元；所述第二处理器为所述电梯控制系统的驱动控制单元；

所述通讯总线电路与所述通讯总线控制模块通信连接；所述人机交互电路与所述人机交互控制模块通信连接；所述高低压输入输出电路与所述高低压输入输出控制模块通信连接；

所述电梯控制板还包括：N个通信接口；

所述控制功能模块还包括：第三处理器、硬件逻辑模块以及N个通信接口控制模块；其中，N为自然数；

所述第三处理器与所述第一处理器通信连接，所述硬件逻辑模块设置在所述第三处理器以及所述N个通信接口控制模块之间，并与所述第三处理器以及所述N个通信接口控制模块通信连接；其中，所述第三处理器为所述电梯控制系统的网关单元；

所述N个通信接口一一对应的与所述N个通信接口控制模块通信连接；

其中，所述硬件逻辑模块用于根据所述通信接口的编码，识别所述通信接口的接口类型，并将识别出的所述通信接口的接口类型发送至所述第三处理器。

2.根据权利要求1所述的电梯控制板，其特征在于，所述N个通信接口控制模块为其中之一或任意组合：

RS-232通信接口控制模块、RS-485通信接口控制模块、以太网通信接口控制模块、USB通信接口控制模块或者Micro SD卡通信接口控制模块。

3.根据权利要求1所述的电梯控制板，其特征在于，所述第一处理器、所述第二处理器以及所述第三处理器均为NiosⅡ系列嵌入式处理器。

4.根据权利要求3所述的电梯控制板，其特征在于，在所述控制功能模块中，

所述第一处理器通过AVLAON总线与所述第二处理器以及所述第三处理器通信连接；

所述通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块通过AVLAON总线与所述第一处理器通信连接；

所述变频器控制模块通过AVLAON总线与所述第二处理器通信连接；

所述N个通信接口控制模块通过AVLAON总线与所述第三处理器通信连接。

5.根据权利要求1所述的电梯控制板，其特征在于，所述人机交互电路为按键与数码管显示电路。

6.根据权利要求1所述的电梯控制板，其特征在于，所述控制功能模块还包括通信接口控制模块；所述通信接口控制模块与所述第一处理器通信连接；

所述电梯控制板还包括：薄膜晶体管TFT驱动电路；

所述TFT驱动电路与所述通信接口控制模块通信连接。

7.一种电梯控制黑匣子，其特征在于，包括：壳体、至少一连接接口以及如权利要求1至4中任一项所述的电梯控制板；

所述壳体设有对应于各连接接口的开口；所述连接接口容置于所述开口；

所述电梯控制板容置于所述壳体，且所述N个通信接口均与各连接接口电性连接。

8.一种基于FPGA的控制功能模块，其特征在于，应用于电梯控制系统，包括：第一处理器、第二处理器、通讯总线控制模块、人机交互控制模块、高低压输入输出控制模块以及变频器控制模块；

所述第一处理器与所述第二处理器通信连接；

所述通讯总线控制模块、人机交互控制模块以及高低压输入输出控制模块与所述第一处理器通信连接；

所述变频器控制模块与所述第二处理器通信连接；

其中，所述第一处理器为所述电梯控制系统的主控单元；所述第二处理器为所述电梯控制系统的驱动控制单元；

基于FPGA的控制功能模块还包括：第三处理器、硬件逻辑模块以及N个通信接口控制模块；其中，N为自然数；

所述第三处理器与所述第一处理器通信连接，所述硬件逻辑模块设置在所述第三处理器以及所述N个通信接口控制模块之间，并与所述第三处理器以及所述N个通信接口控制模块通信连接；其中，所述第三处理器为所述电梯控制系统的网关单元；

其中，所述硬件逻辑模块用于根据所述通信接口的编码，识别所述通信接口的接口类型，并将识别出的所述通信接口的接口类型发送至所述第三处理器。