CN107272500A - 一种伺服液压能源测控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,包括硬件部分和软件部分,硬件部分包括:电源、时钟、内存、模拟数字综合通道、CPLD、PowerPC、FPGA、闪存、UART、以太网PHY;软件部分包括:驱动、板级支持包、操作系统、文件系统、IP数据接口模块、控制数据接口模块、数据采集监控模块、指令解析模块、指令执行模块、实时状态报告模块。通过以太网通讯可以与上位机进行网络连接,接收上位机的控制指令,进行解析并通过由FPGA控制的外围数字模拟综合电路实现对伺服液压能源系统的远程自动化控制,同时还可以采集接收伺服液压能源系统的状态参数,反馈给上位机供监测和使用。
Description
技术领域
本发明涉及伺服机构液压能源测控领域,具体涉及一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统。
背景技术
在中国,对运载火箭飞行控制执行机构子系统一般统称为伺服机构。伺服液压能源是该伺服机构的重要组成部分,为该伺服机构提供稳定的压力输出,具有大功率、高响应等特点。伺服液压能源测控系统一般由模拟器件构成,所述模拟器件一般包括电磁阀、旋钮、模拟采集和输出电路等,所述模拟器件通过人工按步骤调节旋钮或按键等方式,完成相应的使用操作,具有调节速度慢,人工成本高,容易误操作,自动化程度低等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,通过以太网通讯可以与上位机进行网络连接,接收上位机的控制指令,进行解析并通过由FPGA控制的外围数字模拟综合电路实现对伺服液压能源系统的远程自动化控制,同时还可以采集接收伺服液压能源系统的状态参数,反馈给上位机供监测和使用。
为了实现上述目的,本发明的技术解决方案如下:
一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控,包括硬件部分和软件部分,硬件部分包括:电源、时钟、内存、模拟数字综合通道、CPLD、PowerPC、FPGA、闪存、UART RS232、以太网PHY,由PowerPC通过以太网PHY接收上位机控制指令,按照与上位机约定的通讯协议进行解析;解析后,PowerPC通过PCI总线控制FPGA相应寄存器,完成对模拟数字综合通道中输出通道的控制,模拟数字综合通道输出到相应的伺服液压能源系统被控对象;PowerPC通过PCI总线控制FPGA相应寄存器,按固定时间间隔实现对模拟数字综合通道中输入通道的采集,将采集状态参数进行解析处理,按照与上位机约定的通讯协议反馈给上位机。
进一步的,软件部分包括:驱动、板级支持包、操作系统、文件系统、IP数据接口模块、控制数据接口模块、数据采集监控模块、指令解析模块、指令执行模块、实时状态报告模块。
进一步的,根据采用的CPU及单板硬件外围芯片开发相应板级支持包和驱动;操作系统采用Vxworks;文件系统采用FAT32文件系统。
进一步的,IP数据接口模块分为接收子模块和发送子模块;接收子模块功能包括:接收从上位机发送的IP数据包,校验数据是否出错,若出错,请求上位机重发数据;若正确,则将数据发送到应用程序;发送子模块功能包括:从应用程序中接收需要发送到对端的数据;发送数据到对端;出错时重发数据。
进一步的,控制数据接口模块功能包括:将应用程序需下发的数据下发至相应的数据通道,以控制相应控制对象;根据应用程序要求,采集需监控的数据通道。
进一步的,指令解析模块功能包括:接收从IP数据接口模块的IP数据;解析IP数据包;根据解析结果传递指令到指令执行模块。
进一步的,指令执行模块功能包括:从指令解析模块获取待执行指令;校验并执行指令;将数据通道控制数据发送到控制数据接口模块;保存当前状态和执行结果,并将其报告到实时状态报告模块。
进一步的,数据采集监控模块的功能包括:根据上位机软件要求采集相应通道;根据上位机软件要求存贮采集数据;根据控制软件要求对采集数据进行相应处理。
进一步的,实时状态报告模块功能包括:根据上位机软件要求设置报告间隔,根据要求将指令执行结果以及实时采集数据发送至IP数据模块。
本发明的有益效果是:
(1)通过基于PCI总线的PowerPC+FPGA+外围模拟数字综合采集控制电路一体化设计,实现对伺服液压能源系统的远程自动化控制。
(2)提高了对伺服液压能源控制的准确性、可靠性,降低了过程中的人力成本。
(3)本发明的实现同样适应于工业控制领域压力、温度、流量和液位四大参数的自动化控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统硬件原理图。
图2是一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统软件架构图。
具体实施方式
本发明的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控包括硬件部分和软件部分。
硬件部分包括:电源、时钟、内存、模拟数字综合通道、CPLD、PowerPC、FPGA、闪存、UART RS232、以太网PHY,由PowerPC通过以太网PHY接收上位机控制指令,按照与上位机约定的通讯协议进行解析;解析后,PowerPC通过PCI总线控制FPGA相应寄存器,完成对模拟数字综合通道中输出通道的控制,模拟数字综合通道输出到相应的伺服液压能源系统被控对象;PowerPC通过PCI总线控制FPGA相应寄存器,按固定时间间隔实现对模拟数字综合通道中输入通道的采集,将采集状态参数进行解析处理,按照与上位机约定的通讯协议反馈给上位机。
软件部分包括:驱动、板级支持包、操作系统、文件系统、IP数据接口模块、控制数据接口模块、数据采集监控模块、指令解析模块、指令执行模块、实时状态报告模块。根据采用的CPU及单板硬件外围芯片开发相应板级支持包和驱动。操作系统采用Vxworks。文件系统采用FAT32文件系统。
IP数据接口模块分为接收子模块和发送子模块。接收子模块主要功能包括:接收从上位机发送的IP数据包,校验数据是否出错,若出错,请求上位机重发数据;若正确,则将数据发送到应用程序;发送子模块主要功能包括:从应用程序中接收需要发送到对端的数据;发送数据到对端;出错时重发数据。
控制数据接口模块功能包括:将应用程序需下发的数据下发至相应的数据通道,以控制相应控制对象;根据应用程序要求,采集需监控的数据通道。
指令解析模块功能包括:接收从IP数据接口模块的IP数据;解析IP数据包;根据解析结果传递指令到指令执行模块。
指令执行模块功能包括:从指令解析模块获取待执行指令;校验并执行指令;将数据通道控制数据发送到控制数据接口模块;保存当前状态和执行结果,并将其报告到实时状态报告模块。
数据采集监控模块的功能包括:根据上位机软件要求采集相应通道;根据上位机软件要求存贮采集数据;根据控制软件要求对采集数据进行相应处理,如报警。
实时状态报告模块功能包括:根据上位机软件要求设置报告间隔,根据要求将指令执行结果以及实时采集数据发送至IP数据模块。
Claims (9)
1.一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:包括硬件部分和软件部分,硬件部分包括:电源、时钟、内存、模拟数字综合通道、CPLD、PowerPC、FPGA、闪存、UART Rs232、以太网PHY,由PowerPC通过以太网PHY接收上位机控制指令,按照与上位机约定的通讯协议进行解析;解析后,PowerPC通过PCI总线控制FPGA相应寄存器,完成对模拟数字综合通道中输出通道的控制,模拟数字综合通道输出到相应的伺服液压能源系统被控对象;PowerPC通过PCI总线控制FPGA相应寄存器,按固定时间间隔实现对模拟数字综合通道中输入通道的采集,将采集状态参数进行解析处理,按照与上位机约定的通讯协议反馈给上位机。
2.如权利要求1所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:软件部分包括:驱动、板级支持包、操作系统、文件系统、IP数据接口模块、控制数据接口模块、数据采集监控模块、指令解析模块、指令执行模块、实时状态报告模块。
3.如权利要求2所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:根据采用的CPU及单板硬件外围芯片开发相应板级支持包和驱动;操作系统采用Vxworks;文件系统采用FAT32文件系统。
4.如权利要求2或3所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:IP数据接口模块分为接收子模块和发送子模块;接收子模块功能包括:接收从上位机发送的IP数据包,校验数据是否出错,若出错,请求上位机重发数据;若正确,则将数据发送到应用程序;发送子模块功能包括:从应用程序中接收需要发送到对端的数据;发送数据到对端;出错时重发数据。
5.如权利要求2或3所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:控制数据接口模块功能包括:将应用程序需下发的数据下发至相应的数据通道,以控制相应控制对象;根据应用程序要求,采集需监控的数据通道。
6.如权利要求2或3所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:指令解析模块功能包括:接收从IP数据接口模块的IP数据;解析IP数据包;根据解析结果传递指令到指令执行模块。
7.如权利要求2或3所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:指令执行模块功能包括:从指令解析模块获取待执行指令;校验并执行指令;将数据通道控制数据发送到控制数据接口模块;保存当前状态和执行结果,并将其报告到实时状态报告模块。
8.如权利要求2或3所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:数据采集监控模块的功能包括:根据上位机软件要求采集相应通道;根据上位机软件要求存贮采集数据;根据控制软件要求对采集数据进行相应处理。
9.如权利要求2或3所述的一种基于PowerPC和FPGA的伺服液压能源测控系统,其特征在于:实时状态报告模块功能包括:根据上位机软件要求设置报告间隔,根据要求将指令执行结果以及实时采集数据发送至IP数据模块。
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