CN201673401U - 一种基于总线的控制设备和控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于总线的控制设备和控制装置，该装置包括：解析模块，存储有N个模块的地址，解析外部输入的SPI信息；根据N个模块的地址，将解析后获得的控制指令和数据拆分成多个第一级子信息输出至第一级总线；解析模块根据模块的地址，将从第一级总线读取的数据转换成SPI信息输出；第一级总线一端连接解析模块，另一端分别连接N个模块；N个模块中任一模块从第一级总线上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制与其连接的驱动单元；N个模块中任一模块将从与其连接的驱动单元获取的数据和任一模块的地址输出至第一级总线。采用本实用新型的设备和装置，能够提高可扩展性，降低硬件成本，降低硬件和软件的开发难度。

Description

一种基于总线的控制设备和控制装置

技术领域

本实用新型涉及控制技术，特别涉及一种基于总线的控制设备和控制装置。

背景技术

目前电子设备通用的控制方式为ARM(Advanced RISC Machines)微处理器与现场可编辑逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)结合的控制方式，ARM为主控制器，FPGA为辅助控制器。这种ARM与FPGA结合的控制方式中，ARM与FPGA间的接口包括以下几种：并行接口、串行接口、全双工串行接口(Serial Peripheral Interface，SPI)、半双工串行总线(IIC)接口等。若ARM与FPGA间采用并行接口，比如标准的I/O接口，ARM与FPGA间通过模拟的并行数据线、地址线和控制线实现信号传输，虽然速度较快，但至少需要8-16位地址线、2-3位控制线，占用的I/O口较多，电路设计较为复杂。若ARM与FPGA间采用串行接口，比如UART口，虽然只需要3根信号线，但需要通过串行的方式收发数据，速度较慢。若ARM与FPGA间采用SPI接口，只需3-4位数据线和控制线，接口简单，虽然属于串行收发数据，但采用SPI接口的ARM与FPGA间的数据传输速度较快。若ARM与FPGA间采用IIC接口，仅需2根信号线，虽然也采用串行收发数据，但数据收发速度较快，唯一不足是需要额外的寄存器存储地址，软件和硬件的研发难度较大。综合考虑通讯速率、电路设计和工作效率等因素，ARM与FPGA间采用SPI接口可以简化电路设计，节省较多的常规电路中的接口器件和I/O口线，设计的可靠性较高。

图1为现有基于ARM和FPGA的控制设备的结构示意图。现结合图1，对现有基于ARM和FPGA的控制设备的结构进行说明，具体如下：

现有的基于ARM和FPGA的控制设备包括：第一接口单元11、电源转换单元12、通讯转换单元13、第一控制单元14、第二控制单元15、驱动单元16和第二接口单元17。其中，第二控制单元15包括第一模块151和第二模块152。第一接口单元11连接外围设备；第二接口单元17连接外围受控设备；电源转换单元12用于电压转换；通讯转换单元13根据设定的通讯协议，对第一控制单元14和外部设备间交互的数据和控制指令进行转换；第一控制单元14用于根据外部输入的指令控制第二控制单元15，第一控制单元14和第二控制单元15通过SPI接口进行数据和控制指令的传输，第一控制单元14为ARM微处理器；第二控制单元15通过驱动单元16和第二接口单元17对外围受控设备进行闭环控制，第二控制单元15为FPGA芯片；驱动单元16用于通过第二接口单元17驱动外围受控设备执行第二控制单元15输出的指令。第二控制单元15中的第一模块151一端连接第一控制单元14，另一端连接第二模块152；第二模块152的另一端连接驱动单元16；第一模块151和第二模块152配合完成某一任务；也就是说，第二控制单元15仅能根据设定执行某一任务，无法并行处理多个任务。当需要执行多个任务时，现有的控制设备仅能通过增加第二控制单元15的个数来完成多个任务，这样就会增加硬件及软件的开发难度，提高了硬件成本，且可扩展性较差。

综上所述，现有采用SPI接口的基于ARM和FPGA的控制设备的可扩展性较差，硬件及软件的开发难度较大，硬件成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于总线的控制设备，该设备能够提高可扩展性，降低硬件成本，降低硬件及软件的开发难度。

本实用新型的目的在于提供一种基于总线的控制装置，该装置能够提高可扩展性，降低硬件成本，降低硬件及软件的开发难度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种基于总线的控制装置，该装置包括：解析模块、N个模块和第一级总线；

所述解析模块一端连接外部的全双工串行SPI接口，另一端连接所述第一级总线；存储有N个模块的地址；解析外部输入的SPI信息；根据N个模块的地址，将解析后获得的控制指令和数据拆分成多个第一级子信息输出至第一级总线；所述解析模块根据模块的地址，将从第一级总线读取的数据转换成SPI信息输出；所述SPI信息为符合SPI传输协议的控制指令和/或数据；所述第一级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的模块的地址；

所述第一级总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块；

所述N个模块中任一模块的一端连接第一级总线，另一端连接驱动单元；任一模块从第一级总线上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制与其连接的驱动单元；所述N个模块中任一模块将从与其连接的驱动单元获取的数据和所述任一模块的地址输出至所述第一级总线；

所述N为大于等于1的自然数。

较佳地，所述N个模块中任一模块和连接该模块的驱动单元之间还包括：Y个子模块和第二级总线；

所述第二级总线一端连接所述N个模块中任一模块，另一端分别连接所述Y个子模块；所述Y个子模块的另一端分别连接驱动单元；

所述解析单元还存储有与所述N个模块中任一模块连接的所述Y个子模块的地址；还输出与所述Y个子模块的地址至所述N个模块中任一模块；

所述N个模块中任一模块还根据所述Y个子模块的地址，将从第一级总线上读取的第一级子信息拆分成多个第二级子信息，将多个第二级子信息输出至所述第二级总线；所述第二级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的子模块的地址；

所述Y个子模块中任一子模块从第二级总线上读取与其地址相同的第二级子信息，根据第二级子信息控制与其连接的驱动单元；

所述Y为大于等于1的自然数。

上述装置中，所述第一级总线包括：数据总线、控制总线和地址总线；

所述数据总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的数据；

所述控制总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，将所述解析模块输出的控制指令传输至所述N个模块；

所述地址总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的地址。

一种基于总线的控制设备，该设备包括：

用于通讯转换单元与外围设备间数据和指令交互、及驱动单元与外围受控设备间数据和指令交互的接口单元，输出电压至电源转换单元；

用于电压转换的电源转换单元，一端连接接口单元，另一端分别连接通讯转换单元、第一控制单元、基于总线的控制装置和驱动单元；

用于第一控制单元和外围设备间交互的数据和指令转换的通讯转换单元，一端连接接口单元，另一端连接第一控制单元；

将获取的指令和数据转换为SPI信息的第一控制单元，另一端连接基于总线的控制装置；输出转换后的SPI信息至基于总线的控制装置，将基于总线的控制装置输出的SPI信息输出至通讯转换单元；

基于总线的控制装置，另一端连接驱动单元；解析获取的SPI信息，根据解析后获得的指令和数据，通过内部总线并行控制驱动单元；将驱动单元输出的数据转换成SPI信息输出至第一控制单元；

驱动单元，另一端连接接口单元；在基于总线的控制装置的并行控制下，通过接口单元驱动外围受控设备；

所述SPI信息为符合SPI传输协议的控制指令和/或数据。

上述设备中，所述第一控制单元包含连接基于总线的控制装置的SPI接口。

上述设备中，所述基于总线的控制装置包括：解析模块、N个模块和第一级总线；

所述解析模块一端连接所述第一控制单元的SPI接口，另一端连接所述第一级总线；存储有N个模块的地址；解析接收到的的SPI信息；根据N个模块的地址，将解析后获得的控制指令和数据拆分成多个第一级子信息输出至第一级总线；所述解析模块根据模块的地址，将从第一级总线读取的数据转换成SPI信息输出至所述第一控制单元的SPI接口；所述第一级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的模块的地址；

所述第一级总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块；

所述N个模块中任一模块的一端连接第一级总线，另一端连接驱动单元，任一模块从第一级总线上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制与其连接的驱动单元；所述N个模块中任一模块将从与其连接的驱动单元获取的数据和所述任一模块的地址输出至所述第一级总线；

所述N为大于等于1的自然数。

较佳地，所述N个模块中任一模块和连接该模块的驱动单元之间还包括：Y个子模块和第二级总线；

所述第二级总线一端连接所述N个模块中任一模块，另一端分别连接所述Y个子模块；所述Y个子模块的另一端分别连接驱动单元；

所述解析单元还存储有与所述N个模块中任一模块连接的所述Y个子模块的地址；还输出与所述Y个子模块的地址至所述N个模块中任一模块；

所述N个模块中任一模块还根据所述Y个子模块的地址，将从第一级总线上读取的第一级子信息拆分成多个第二级子信息，将多个第二级子信息输出至所述第二级总线；所述第二级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的子模块的地址；

所述Y个子模块中任一子模块从第二级总线上读取与其地址相同的第二级子信息，根据第二级子信息控制与其连接的驱动单元；

所述Y为大于等于1的自然数。

上述设备中，所述第一级总线包括数据总线、控制总线和地址总线；

所述数据总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的数据；

所述控制总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，将所述解析模块输出的控制指令传输至所述N个模块；

所述地址总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的地址。

上述设备中，所述通讯转换单元包括：

用于第一控制单元和外围设备间信号转换的第一通讯转换模块，一端连接接口单元，另一端连接所述第一控制单元；所述第一通讯转换模块为以太网转换电路；

用于在第一通讯转换模块非正常工作的情况下、进行第一控制单元和外围设备间信号转换的第二通讯转换模块，一端连接接口单元，另一端连接所述第一控制单元；所述第二通讯转换模块为485转换电路。

上述设备中，所述第一控制单元为ARM微处理器，所述基于总线的控制装置为现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片。

由上述的技术方案可见，本实用新型提供了一种基于总线的控制设备和控制装置，基于总线的控制设备中包含基于总线的控制装置，基于总线的控制装置对接收到的SPI信息进行解析，根据解析后获得的指令和数据，通过内部总线并行控制驱动单元。采用本实用新型的控制设备和控制装置，控制装置利用内部多级总线和内部寻址操作，可并行处理多个任务，避免了现有的控制设备中仅能通过串行处理的方式完成某一任务的第二控制单元的限制，提高了并行处理信息的能力；可根据用户需要，通过对控制装置内部的地址的分配，对控制装置所完成的任务进行扩展，无需增加额外的硬件，不仅提高了可扩展性，而且降低了硬件成本及软硬件的开发难度。

附图说明

图1为现有的基于ARM和FPGA的控制设备的结构示意图。

图2为本实用新型基于总线的控制设备的结构示意图。

图3为本实用新型基于总线的控制装置的结构示意图。

图4为本实用新型基于总线的控制装置的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型提出的基于总线的控制设备和基于总线的控制装置中，基于总线的控制设备包含基于总线的控制装置，基于总线的控制装置对接收到的SPI信息进行解析，根据解析后获得的指令和数据，通过内部总线并行控制驱动单元，也就是基于总线的控制装置利用内部多级总线和内部寻址操作，并行处理多个任务；还可通过对控制装置内部的地址的分配，对控制装置所完成的任务进行扩展。

图2为本实用新型基于总线的控制设备的结构示意图。现结合图2，对本实用新型基于总线的控制设备的结构进行说明，具体如下：

本实用新型基于总线的控制设备包括：接口单元21、电源转换单元22、通讯转换单元23、第一控制单元24、基于总线的控制装置25和驱动单元26。

接口单元21分别连接电源转换单元22、通讯转换单元23和驱动单元26；用于输出电压至电源转换单元22，用于通讯转换单元23与外围设备间数据和指令的交互，及用于驱动单元26与外围受控设备间数据和指令的交互。

电源转换单元22一端连接接口单元21，另一端分别连接通讯转换单元23、第一控制单元24、基于总线的控制装置25和驱动单元26；用于将接口单元21输出的电压转换为通讯转换单元23、第一控制单元24、基于总线的控制装置25和驱动单元26所需的电压。

通讯转换单元23一端连接接口单元21，另一端连接第一控制单元24；用于第一控制单元24和外围设备间交互的数据和指令的转换。

第一控制单元24的另一端连接基于总线的控制装置25；用于将获取的指令转换为SPI信息，输出转换后的SPI信息至基于总线的控制装置25；还用于将基于总线的控制装置25输出的SPI信息输出至通讯转换单元23。第一控制单元24可采用具有SPI接口的ARM微处理器。所述SPI信息为符合SPI传输协议的控制指令和/或数据。

基于总线的控制装置25的另一端连接驱动单元26；用于解析第一控制单元24输出的SPI信息，根据解析后获得的指令和数据通过内部总线并行控制驱动单元26，进而控制与驱动单元26连接的外围受控设备；基于总线的控制装置25还用于将驱动单元26输出至内部总线的数据转换成SPI信号输出至第一控制单元24。基于总线的控制装置25可采用FPGA芯片。

驱动单元26的另一端连接接口单元21；在基于总线的控制装置25的并行控制下，通过接口单元21驱动外围受控设备，将外围设受控备通过接口单元21输出的数据输出至基于总线的控制装置25。

其中，接口单元21包括第一接口模块211和第二接口模块212；通讯转换单元23包括第一通讯转换模块231和第二通讯转换模块232；电源转换单元22包括第一电源转换模块221和第二电源转换模块222；基于总线的控制装置25包括解析模块251、N个模块和第一级总线255，N个模块分别为第一模块252、……、第n模块253、……、第N模块254；驱动单元26包括M个驱动模块，M个驱动模块分别为第一驱动模块261、……、第m驱动模块262、……、第M驱动模块263。N为大于等于1的自然数；n为大于等于1且小于等于N的自然数；M为大于等于1且小于等于N的自然数；m为大于等于1且小于等于M的自然数。

第一接口模块211将外部电压输出至第一电源转换模块221和第二电源转换模块222；用于第一通讯转换模块231和外围设备间的数据和控制指令的传输，用于第二通讯转换模块232和外围设备间的数据和控制指令的传输。第一接口模块211通常可选用48PIN欧式插座。

第二接口模块212用于将第一驱动模块261、……、第m驱动模块262、……、第M驱动模块263输出的控制指令和/或数据输出至外围受控设备；还用于将外围受控设备输出的数据输出至第一驱动模块261、……、第m驱动模块262、……、第M驱动模块263中的相应驱动模块。第二接口模块212通常可选用DB44插座。

第一电源转换模块221用于降压变换；比如：通常第一接口模块211输出的外部电压为5V，而通讯转换单元23、第一控制单元24和基于总线的控制装置25所需的电压低于5V，此时，第一电源转换模块221进行降压变换，将降压后的电压输出至通讯转换单元23、第一控制单元24和基于总线的控制装置25。第一电源转换模块221可采用现有的降压转换装置，在此不再赘述其内部结构。

第二电源转换模块222用于升压变换；比如：通常第一接口模块211输出的外部电压为5V，而驱动单元26内部各元件所需的电压高于5V，此时，第二电源转换模块222进行升压变换，将升压后的电压输出至驱动单元26。第二电源转换模块222可采用现有的升压转换装置，在此不再赘述其内部结构。

第一通讯转换模块231用于根据预设的通讯协议，对第一控制模块24和与第一接口模块211连接的外围设备间交互的数据和控制指令进行转换。第一通讯转换模块231可采用现有的以太网通讯转换电路，比如：以太网PHY处理模块DP83848。

第二通讯转换模块232为备用通讯转换模块，用于在第一通讯转换模块231非正常工作的情况下，根据预设的通讯协议，对第一控制模块24和与第一接口模块211连接的外围设备间交互的数据和控制指令进行转换。第二通讯转换模块232可采用现有的485通讯转换电路，用于根据485通讯协议，将输入的数据转换成串行数据输出。当外围设备与本实用新型控制设备还未建立以太网链接时，第二通讯转换模块232可实现外围设备与第一控制单元24间的数据和控制指令的交互。

第一控制单元24为ARM微处理器，通过其SPI接口连接基于总线的控制装置25。SPI接口包括4条信号线，分别为时钟信号线、输出数据线、输入数据线和使能信号线，输出数据线和输入数据线用于第一控制单元24和基于总线的控制装置25间的控制指令和数据的交互。第一控制单元24和基于总线的控制装置25间根据SPI传输协议，以串行的方式传输控制指令和/或数据。

解析模块251内部存储有第一模块252、……、第n模块253、……、第N模块254被分配的地址；用于对第一控制单元24输出的SPI信息进行解析；根据N个模块的地址，将解析后获得的控制指令和数据拆分成多个第一级子信息输出至第一级总线255。SPI信息为符合SPI传输协议的控制指令和/或数据；第一级子信息包含数据、控制指令和执行该控制指令的模块的地址。解析模块251还用于根据N个模块的地址，将第一模块252、……、第n模块253、……、第N模块254输出至第一级总线255的数据转换成SPI信息，输出至第一控制单元24。

第一模块252从第一级总线255上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制第一驱动模块261；若第一模块252接收到的控制指令需要外部受控设备反馈数据，则第一模块252进一步将第一驱动模块261反馈的数据与其地址输出至第一级总线255。

第n模块253从第一级总线255上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制第m驱动模块262；若第n模块253接收到的控制指令需要外围受控设备反馈数据，则第n模块253将第m驱动模块262反馈的数据与其地址输出至第一级总线255。

第N模块254从第一级总线255上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制第M驱动模块261；若第N模块254接收到的控制指令需要外围受控设备反馈数据，则第N模块254将第M驱动模块263反馈的数据与其地址输出至第一级总线255。

本实用新型基于总线的控制设备中的基于总线的控制装置25内部的N个模块可根据该控制设备所需执行的任务进行扩展，且其扩展都基于该控制装置内部的多级总线及寻址操作，也就是基于该控制装置内部的多级总线、分配给各个模块和子模块的地址，采用内部寻址操作，并行处理多个任务，提高了并行处理信息的能力；可根据用户需要，通过对控制装置内部的地址的分配，对控制装置所完成的任务进行扩展，无需增加额外的硬件，不仅提高了可扩展性，而且降低了硬件成本及软硬件的开发难度。

第一驱动单元261的另一端连接第二接口模块212；利用第一模块252输出的控制指令和/或数据驱动与第二接口模块212连接的外围受控设备；还用于输出从第二接口模块212获取的数据至第一模块252。

第m驱动单元262的另一端连接第二接口模块212，利用第n模块253输出的控制指令和/或数据驱动与第二接口模块212连接的外围受控设备；还用于输出从第二接口模块212获取的数据至第n模块253。

第M驱动单元261的另一端连接第二接口模块212，利用第N模块252输出的控制指令和/或数据驱动与第二接口模块212连接的外围受控设备；还用于输出从第二接口模块212获取的数据至第N模块252。

图3为本实用新型基于总线的控制装置的结构示意图。现结合图3，对本实用新型基于总线的控制装置的结构进行说明，具体如下：

图3中基于总线的控制装置中的解析模块351、N个模块及第一级总线355的功能和连接关系与图2相同，在此不再赘述。N个模块中任一模块与驱动单元36间可进一步连接有第二级总线356和Y个子模块；第二级总线356一端连接所述N个模块中任一模块，另一端分别连接所述Y个子模块；所述Y个子模块的另一端分别连接驱动单元。

解析模块351中进一步存储了N个模块中任一模块连接的Y个子模块的地址。

现以第n模块353为例进行具体说明，在此不再赘述其他模块与子模块和总线的连接关系。

第n模块353从解析模块351中获取与其连接的Y个子模块的地址，根据Y个子模块的地址，将从第一级总线355上读取的第一级子信息拆分成多个第二级子信息，将多个第二级子信息输出至第二级总线356。Y个子模块中任一子模块从第二级总线356上读取与该子模块地址相同的第二级子信息，根据第二级子信息控制与该子模块连接的驱动单元36。第二级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的子模块的地址；Y个子模块包含第一子模块357、……、第y子模块358、……、第Y子模块359；Y为大于等于1的自然数；y为大于等于1且小于等于Y的自然数。

图4为本实用新型基于总线控制装置的一实施例的结构示意图。现结合图4，对本实用新型基于总线控制装置的实施例进行说明，具体如下：

本实用新型基于总线控制装置45用于控制与接口单元(图4中未示出)连接的外部激光器(LD)电源；基于总线控制装置45与第一控制单元(图4中未示出)的连接关系与图2相同，在此不再赘述；驱动单元46与接口单元的连接关系与图2相同，在此不再赘述。

基于总线控制装置45包括解析模块451、选通模块452、状态寄存器453、测试寄存器454、控制寄存器455、中断寄存器456、电源控制模块457、波形采集控制模块458和第一级总线459；驱动单元46包括第一驱动模块461、光电隔离模块462和AD采集模块463。其中，波形采集控制模块458包括采集控制模块4581、先入先出控制模块4582、先入先出模块4583和数据处理模块4584；第一级总线459包括数据总线4591、地址总线4592和控制总线4593。

解析模块451一端通过SPI总线连接第一控制单元，另一端通过第一级总线459分别连接选通模块452、状态寄存器453、测试寄存器454、控制寄存器455、中断寄存器456、电源控制模块457和波形采集控制模块458。选通模块452的另一端分别连接状态寄存器453、测试寄存器454、控制寄存器455、中断寄存器456、电源控制模块457和波形采集控制模块458的选通信号输入端。控制寄存器455的另一端连接电源控制模块457。电源控制模块457的另一端分别连接中断寄存器456和驱动单元46的第一驱动模块461。波形采集控制模块458的另一端分别连接中断寄存器456和驱动单元46的AD采集模块463。

当第一控制单元对基于总线的控制装置进行测试时，选通模块452根据从第一级总线459上获取的测试指令输出选通信号至测试寄存器454，测试寄存器454从第一级总线459上接收与其地址相同的数据和控制指令，进行运算后，通过数据总线4591和地址总线4592输出数据及其地址至解析模块451，解析模块451通过SPI总线输出SPI信息至第一控制单元，以使第一控制单元根据获取的数据实现对基于总线的控制装置的测试。

当实时监控外部LD电源的工作状态时，选通模块452根据获得的监控控制指令输出选通信号至状态寄存器454和电源控制模块457；状态寄存器454和电源控制模块457分别从第一级总线459上获取数据和/或控制指令；电源控制模块457根据获取的控制指令和选通信号，将从第一驱动模块461获取的外部LD电源的状态数据输出至状态寄存器453；状态寄存器454根据获取的选通信号，对电源控制模块457输出的状态数据进行存储，根据接收到的控制指令，通过数据总线4591和地址总线4592输出状态数据至解析模块451；解析模块451通过SPI总线输出状态数据至第一控制单元，以使第一控制单元判断是否输出新的控制指令。

当对外部LD电源进行控制时，比如：设置外部LD电源的脉宽和电流值，选通模块452输出选通信号至控制寄存器455和电源控制模块457，控制寄存器455从第一级总线459上接收与其地址相同的数据和控制指令，触发电源控制模块457接收第一级总线上459对外部LD电源的控制指令和数据；电源控制模块457在接收到控制寄存器455和选通模块452输出的信号后，从第一级总线459上接收与其地址相同的数据，该数据为对LD电源设置的电流和脉宽值，输出控制外部LD电源的波形至第一驱动模块461；第一驱动模块461利用获取的波形、通过光电隔离模块462的抗干扰处理，驱动外部LD电源。

当获取LD电源的波形时，中断寄存器456和数据处理模块4584分别从选通模块452获取选通信号；采集控制模块4581控制AD采集模块463的工作，将AD采集模块463输出的模数转换后的数据进行串并转换，输出串并转换后的数据至先入先出控制模块4582，并根据时钟信号输出转换结束信号至先入先出控制模块4582；先入先出控制模块4582根据接收到的时钟信号将串并转换后的数据输出至先入先出模块4583存储，并在接收到采集控制模块4581输出的转换结束信号后，通过先入先出模块4583输出中断信号至数据处理模块4584；数据处理模块4584根据接收到的中断信号从先入先出模块4583中读取存储的串并转换后的数据，输出采集结束信号至中断寄存器456；中断寄存器456输出中断数据至解析模块451，以触发第一控制模块产生中断；数据处理模块4584根据第一级总线459上接收读数据控制指令，通过数据总线4591输出从先入先出模块4583中读取的串并转换后的数据。

当外部LD电源非正常工作时，电源控制模块457通过第一驱动模块461获取外部LD电源的信息后，输出产生中断的控制信号至中断寄存器456，中断寄存器456通过第一级总线459输出中断数据至解析模块451，以触发第一控制模块产生中断。

在现有的以FPGA芯片作为第二控制单元的控制设备中，第二控制单元仅能根据设定执行某一任务，且其内部采用串行处理的方式，可扩展性较差。而本发明的上述较佳实施例中，控制设备采用第一控制单元和基于总线的控制装置结合的控制方式；基于总线的控制装置作为二级控制器，对SPI信息进行解析，根据解析后的控制指令和/或数据，利用内部多级总线，采用内部寻址操作，进行多级并行处理，这样就可以根据连接的外围受控设备的需求，在基于总线的控制装置的资源允许的情况下，对基于总线的控制装置进行扩展，有利于数据控制和管理，大大节约硬件成本和开发周期，提高了可扩展性。由于基于总线的控制装置是基于SPI接口和内部总线实现多级并行处理的，这样可以方便地对基于总线的控制装置进行移植，提高了系统的可移植性。

综上所述，以上为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于总线的控制装置，其特征在于，该装置包括：解析模块、N个模块和第一级总线；

所述解析模块一端连接外部的全双工串行SPI接口，另一端连接所述第一级总线；存储有N个模块的地址；解析外部输入的SPI信息；根据N个模块的地址，将解析后获得的控制指令和数据拆分成多个第一级子信息输出至第一级总线；所述解析模块根据模块的地址，将从第一级总线读取的数据转换成SPI信息输出；所述SPI信息为符合SPI传输协议的控制指令和/或数据；所述第一级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的模块的地址；

所述第一级总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块；

所述N个模块中任一模块的一端连接第一级总线，另一端连接驱动单元；任一模块从第一级总线上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制与其连接的驱动单元；所述N个模块中任一模块将从与其连接的驱动单元获取的数据和所述任一模块的地址输出至所述第一级总线；

所述N为大于等于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述N个模块中任一模块和连接该模块的驱动单元之间还包括：Y个子模块和第二级总线；

所述第二级总线一端连接所述N个模块中任一模块，另一端分别连接所述Y个子模块；所述Y个子模块的另一端分别连接驱动单元；

所述解析单元还存储有与所述N个模块中任一模块连接的所述Y个子模块的地址；还输出与所述Y个子模块的地址至所述N个模块中任一模块；

所述N个模块中任一模块还根据所述Y个子模块的地址，将从第一级总线上读取的第一级子信息拆分成多个第二级子信息，将多个第二级子信息输出至所述第二级总线；所述第二级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的子模块的地址；

所述Y个子模块中任一子模块从第二级总线上读取与其地址相同的第二级子信息，根据第二级子信息控制与其连接的驱动单元；

所述Y为大于等于1的自然数。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一级总线包括：数据总线、控制总线和地址总线；

所述数据总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的数据；

所述控制总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，将所述解析模块输出的控制指令传输至所述N个模块；

所述地址总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的地址。

4.一种基于总线的控制设备，其特征在于，该设备包括：

用于通讯转换单元与外围设备间数据和指令交互、及驱动单元与外围受控设备间数据和指令交互的接口单元，输出电压至电源转换单元；

用于电压转换的电源转换单元，一端连接接口单元，另一端分别连接通讯转换单元、第一控制单元、基于总线的控制装置和驱动单元；

用于第一控制单元和外围设备间交互的数据和指令转换的通讯转换单元，一端连接接口单元，另一端连接第一控制单元；

将获取的指令和数据转换为SPI信息的第一控制单元，另一端连接基于总线的控制装置；输出转换后的SPI信息至基于总线的控制装置，将基于总线的控制装置输出的SPI信息输出至通讯转换单元；

基于总线的控制装置，另一端连接驱动单元；解析获取的SPI信息，根据解析后获得的指令和数据，通过内部总线并行控制驱动单元；将驱动单元输出的数据转换成SPI信息输出至第一控制单元；

驱动单元，另一端连接接口单元；在基于总线的控制装置的并行控制下，通过接口单元驱动外围受控设备；

所述SPI信息为符合SPI传输协议的控制指令和/或数据。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一控制单元包含连接基于总线的控制装置的SPI接口。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述基于总线的控制装置包括：解析模块、N个模块和第一级总线；

所述解析模块一端连接所述第一控制单元的SPI接口，另一端连接所述第一级总线；存储有N个模块的地址；解析接收到的的SPI信息；根据N个模块的地址，将解析后获得的控制指令和数据拆分成多个第一级子信息输出至第一级总线；所述解析模块根据模块的地址，将从第一级总线读取的数据转换成SPI信息输出至所述第一控制单元的SPI接口；所述第一级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的模块的地址；

所述第一级总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块；

所述N个模块中任一模块的一端连接第一级总线，另一端连接驱动单元，任一模块从第一级总线上读取与其地址相同的第一级子信息，根据第一级子信息控制与其连接的驱动单元；所述N个模块中任一模块将从与其连接的驱动单元获取的数据和所述任一模块的地址输出至所述第一级总线；

所述N为大于等于1的自然数。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述N个模块中任一模块和连接该模块的驱动单元之间还包括：Y个子模块和第二级总线；

所述第二级总线一端连接所述N个模块中任一模块，另一端分别连接所述Y个子模块；所述Y个子模块的另一端分别连接驱动单元；

所述解析单元还存储有与所述N个模块中任一模块连接的所述Y个子模块的地址；还输出与所述Y个子模块的地址至所述N个模块中任一模块；

所述N个模块中任一模块还根据所述Y个子模块的地址，将从第一级总线上读取的第一级子信息拆分成多个第二级子信息，将多个第二级子信息输出至所述第二级总线；所述第二级子信息包含数据、控制指令及执行所述控制指令的子模块的地址；

所述Y个子模块中任一子模块从第二级总线上读取与其地址相同的第二级子信息，根据第二级子信息控制与其连接的驱动单元；

所述Y为大于等于1的自然数。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述第一级总线包括数据总线、控制总线和地址总线；

所述数据总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的数据；

所述控制总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，将所述解析模块输出的控制指令传输至所述N个模块；

所述地址总线一端连接所述解析模块，另一端分别连接所述N个模块，传输所述解析模块和所述N个模块间的地址。

9.根据权利要求4至7任一所述的设备，其特征在于，所述通讯转换单元包括：

用于第一控制单元和外围设备间信号转换的第一通讯转换模块，一端连接接口单元，另一端连接所述第一控制单元；所述第一通讯转换模块为以太网转换电路；

用于在第一通讯转换模块非正常工作的情况下、进行第一控制单元和外围设备间信号转换的第二通讯转换模块，一端连接接口单元，另一端连接所述第一控制单元；所述第二通讯转换模块为485转换电路。

10.根据权利要求4至7任一所述的设备，其特征在于，所述第一控制单元为ARM微处理器，所述基于总线的控制装置为现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片。

Images