CN104735053A - 基于spi总线以及modbus通讯协议的多cpu控制*** - Google Patents

基于spi总线以及modbus通讯协议的多cpu控制*** Download PDF

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许永童
谢勇
许用疆
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Abstract

本发明公开了一种基于SPI总线以及MODBUS通讯协议的多CPU控制***，包括主控板以及1-8个子控制板，主控板与子控制板之间通过SPI总线相连，其中主控板还分别通过一条输入控制线以及一条输出控制线与每个子控制板相连；主控板包括512K的16位的寄存器，用于存放MODBUS点表的数据结构；MODBUS点表的数据结构包括8个子板卡信息区域，每个子板卡信息区域均包括包含不同地址的一个基本数据区以及一个用户数据区；每个子控制板内分别具有一个与该控制板类型相对应的基本数据以及用户数据，主控板以及子控制板均采用同一系列的芯片为其核心芯片；多CPU控制***之间的通讯速率达到9MBYTE/S。本发明通过SPI总线中使用MODBUS通讯协议，数据正确度大大提高，该种通讯方式实用性非常强。

Description

基于SPI总线以及MODBUS通讯协议的多CPU控制***
技术领域
本发明涉及多芯片的通讯技术，更具体地说，是涉及一种基于SPI总线以及MODBUS通讯协议的多CPU控制***。
背景技术
目前，在多芯片通讯的使用过程中，大多采用RS485、CAN通讯等。SPI总线大多用在专用的存储芯片、或IO口扩充等，多CPU之间SPI总线上用MODBUS通讯基本没有。而采用RS485、CAN通讯成本比较高，速度没有SPI总线块，用在数据采集***中实时响应速度不够。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于SPI总线以及MODBUS通讯协议的多CPU控制***。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种基于SPI总线以及MODBUS通讯协议的多CPU控制***，包括主控板以及1-8个子控制板，所述主控板与所述子控制板之间通过SPI总线相连，其中主控板还分别通过一条输入控制线以及一条输出控制线与每个子控制板相连；
所述主控板包括512K的16位的寄存器，用于存放MODBUS点表的数据结构；所述MODBUS点表的数据结构包括8个子板卡信息区域，每个子板卡信息区域均包括包含不同地址的一个基本数据区以及一个用户数据区；
所述每个子控制板内分别具有一个与该控制板类型相对应的基本数据以及用户数据，所述用户数据分为4个区；
所述主控板以及子控制板均采用同一系列的芯片为其核心芯片；
所述多CPU控制***之间的通讯速率达到9MBYTE/S。
所述同一系列的芯片采用STM32F103为核心芯片。
所述子控制板的类型为网络板卡、输入输出板卡、RS232-485板卡或ARCNET网络板卡。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
通过SPI总线中使用MODBUS通讯协议，数据正确度大大提高，速度现在使用的是9MBYTE/S在主频72M的CPU上速度还有上升空间，该种通讯方式实用性非常强。
附图说明
图1是本发明的实施例的原理示意图；
图2是本发明的主控板SPI通讯电路图；
图3是本发明的子控制板SPI通讯电路图；
图4是本发明的主控板以及子控制板中MODBUS通讯协议的数据结构示意图；
图5是本发明的子控制板MODBUS处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1所示的一种基于SPI总线以及MODBUS通讯协议的多CPU控制***，包括主控侧的主控板(即CPU模块)以及1-8个子控制板，主控板与子控制板之间通过SPI总线相连，其中主控板还分别通过一条输入控制线以及一条输出控制线与每个子控制板相连；
主控板包括512K的16位的寄存器，用于存放MODBUS点表的数据结构；所述MODBUS点表的数据结构包括8个子板卡信息区域，每个子板卡信息区域均包括包含不同地址的一个基本数据区以及一个用户数据区；
每个子控制板内分别具有一个与该控制板类型相对应的基本数据以及用户数据，所述用户数据分为4个区；
主控板以及子控制板均采用同一系列的芯片为其核心芯片；
多CPU控制***之间的通讯速率达到9MBYTE/S。
由图1看，主控侧的CPU板卡基本上有几个模块组成，主要有设计了大容量数据存储芯片IS61LV51216AL-10TL，具有512K16位的RAM，用于存放MODBUS点表的数据结构；采用MICROCHIP公司的23LCV51264K带有断电保护功能的存储芯片，保存实时的报警和产量数据；用CANUART扩充设备。
CPU模块的主要功能是，在设备内可用SPI总线与各功能模块进行数据交换，收集各模块中的实时数据，具体见图2所示。
从板卡的SPI原理图
在图1中的采集器上有7个插槽，除CPU、电源板卡为必须外，其他5个插槽可供至少以下的板卡使用：网络板卡、输入输出板卡、RS232-485板卡、ARCNET网络板卡使用，其中网络板卡要占用2个地址，因为有2个网口。其电路图如图3所示。
数据结构
CPU模块是整个控制***的核心，它通过底板SPI总线及16条IO控制线，收集其他模块采集的数据信息，存储到图4所定义的MODBUS寄存器区域。目的就是将总线上各子板卡的信息，用MODBUS通讯协议，收集到如图4所示的数据结构中。
其它各子控制板的MODBUS分配如下：(均以一个实例做说明)
1)GD模块(即网络板卡)
●基本数据表
用户数据表
2)串口通讯板模块
●基本数据表
●用户数据表
3)输入输出模块
●基本数据表
再结合图5可见，本发明是合理利用了CPU中的资料，在相互之间通讯中协同配合，达到了9M/S的通讯速度，成功的将MODBUS协议应用到SPI通讯中。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种基于SPI总线以及MODBUS通讯协议的多CPU控制***，其特征在于，
包括主控板以及1-8个子控制板，所述主控板与所述子控制板之间通过SPI总线相连，其中主控板还分别通过一条输入控制线以及一条输出控制线与每个子控制板相连；
所述主控板包括512K的16位的寄存器，用于存放MODBUS点表的数据结构；所述MODBUS点表的数据结构包括8个子板卡信息区域，每个子板卡信息区域均包括包含不同地址的一个基本数据区以及一个用户数据区；
所述每个子控制板内分别具有一个与该控制板类型相对应的基本数据以及用户数据，所述用户数据分为4个区；
所述主控板以及子控制板均采用同一系列的芯片为其核心芯片；
所述多CPU控制***之间的通讯速率达到9MBYTE/S。
2.根据权利要求1所述的多CPU控制***，其特征在于：
所述同一系列的芯片采用STM32F103为核心芯片。
3.根据权利要求1所述的多CPU控制***，其特征在于：
所述子控制板的类型为网络板卡、输入输出板卡、RS232-485板卡或ARCNET网络板卡。
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