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专利号: 2020111592003
申请人: 张剑
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种并联运行多控制器系统的通讯系统及方法,其特征在于,所述并联运行多控制器系统的通讯系统及方法包括:一个人机交互界面,一个集中式控制和通讯协调的主控制器,一个或一个以上的子控制器,一个信道选择器;

主控制器通过高速SPI端口以广播通讯方式向所有子控制传递系统状态信息;

人机交互界面、主控制器以及一子控制器机通过低速UART端口组成链式通讯。

2.如权利要求1所述的一种并联运行多控制器系统的通讯系统及方法,其特征在于,所述并联运行多控制器系统的通讯系统及方法将数据集进行定义及划分:人机交互界面和主控制器数据集保持一致,数据集定义如下:

数据块0,系统的状态信息,系统的状态信息包括子控制的状态信息、来自人机交互界面和主控制的逻辑控制信息、主控制的运算数据。

数据块1,主控制私有数据,由主控制的状态信息、参数和监测量组成;

数据块2,控制设备1的私有数据,由子控制1的状态信息、参数和监测量组成;

数据块n+1,控制设备n的私有数据,由控制设备n的状态信息、参数和监测量组成;

子控制数据集定义如下:

私有数据块0,公共数据块,主要包含系统的状态信息,与人机交互界面和主控制器数据块0保存一致。

私有数据块1,子控制的私有数据,由子控制的状态信息、参数和监测量组成。

3.如权利要求1所述的一种并联运行多控制器系统的通讯系统及方法,其特征在于,所述人机交互界面和主控制器的数据集中包含系统所有数据块,子控制器数据集包含自身的私有数据块和公共数据块。

4.如权利要求1所述的一种并联运行多控制器系统的通讯系统及方法,其特征在于,所述多控制器并联运行通信控制方法的高速SPI通讯机制:SPI通信速率为10Mbit/s,发送周期Ts为200us;主控制器以广播通讯方式,定时向子控制器发布系统状态信息数据帧;发送周期到来,主控制器整合系统状态信息,封装数据帧,以广播方式,通过SPI端口将数据帧发送到所有子控制器;子控制器以中断的方式接收主控制器的数据,同时主控制器的SPI通讯的数据信号作为所有控制器的运行同步信号,使系统同步运行。

5.如权利要求1所述的一种并联运行多控制器系统的通讯系统及方法,其特征在于,所述并联运行多控制器系统的通讯系统及方法的低速UART通讯机制人机交互界面读系统数据表的实现:人机交互界面和主控制器组成主从通讯系统,人机交互界面为主机端;主控制器负责将所有子控制数据整合到住控制器的数据表中,人机交互界面读主控制器和子控制器数据时,只需要读取主主控制器数据集即可;当数据轮询周期到来,按Modbus RTU协议

0x03功能码轮询读取数据表数据;具体包括:

开始读取数据块0数据;

下一周期读数据块1数据;

下一周期读数据块2数据;

下一周期读数据块n+2数据;

重新开始取数据块0数据;

所述低速UART通讯机制人机交互界面写系统数据的实现:

当人机交互需要改写数据时,系统按Modbus RTU协议0x06功能码改写数据表数据数据;

系统控制器的ID只起标识作用,主控制器根据上位机参数地址addr来选择子控制器或主控制器进行通讯:ID_R=addr>>12;

如果ID_R=1,选主控制器,主控制器根据Modbus RTU协议改写自身数据,并返回应答数据,完成本次通讯;

如果ID_R=2,选子控制器1,主控制器转发上位机数据到子控制器1,子控制器1根据Modbus RTU协议改写自身数据,并返回应答数据,主控制器转发子控制器0的应答数据到上位机,完成本次通讯;

如果ID_R=3,选子控制器2,主控制器转发上位机数据到主控制2,子控制器2根据Modbus RTU协议改写自身数据,并返回应答数据,主控制器转发子控制器1的应答数据到上位机,完成本次通讯;

如果ID_R=n+1,选子控制器n,主控制器转发上位机数据到子控制器n,子控制器n根据Modbus RTU协议改写自身数据,并返回应答数据,主控制器转发子控制而n的应答数据到上位机,完成本次通讯。

6.一种并联运行多控制器系统的通讯系统及方法,所述并联运行多控制器系统的通讯系统及方法通讯程序执行时,使得所述处理器执行如下步骤:主控制器通过高速SPI端口以广播通讯方式向所有子控制系统传递数据;

上位机、主控制器以及一子控制器机通过低速UART端口组成链式通讯。

7.一种运行权利要求1~6任意一项所述一种并联运行多控制器系统的通讯系统及方法的多控制器并联运行通信控制系统,其特征在于:主控制器拥有1个高速SPI通讯端口,2个低速UART通讯端口;子控制器拥有一个高速SPI通讯端口和一个低速UART通讯端口,子控制器的SPI通讯端口通过信号总线主控制器,子控制器的UART通讯端口的接收端口通过信号总线主控制器,子控制器的UART通讯端口的发送端口连接的信道选择器,通过信道选择器连接到主控制器;

通讯系统的高速SPI通讯和低速UART通讯都是基于不同通讯周期同时进行的,控制器通过接收中断处理通讯请求。