[实用新型]多功能I/O数据采集CPU单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于DCS“分布式控制系统”中的一种多功能I/O数据采集CPU通用硬件平台，属于工业自动化控制技术领域。

背景技术

DCS的专业应用非常广泛，DCS现在是流程工业自控系统最主要的产品。DCS作为一个控制系统，其必不可少的两个要素是：被控对象(即生产过程)和控制设备。作为控制装置的作用目标，被控对象有其自身的运行状态，这些状态是生产过程的表征，控制系统通过测量被控对象的运行状态来了解生产过程，表征生产过程状态的量有很多种，如温度、湿度、压力、流量、电流、电压、速度、位置、开关的分合状态及物体有无的表示，等等。这些量通常成为过程量，根据性质不同，过程量可分为模拟量、开关量、SOE量、脉冲量。

DCS控制系统通过对这些过程量的测量来实现对整个生产过程的控制。对于这些不同性质的过程量，传统的DCS控制系统I/O数据采集单元均是针对不同性质的过程量采取相对独立的CPU控制单元设计，相互之间缺乏统一性与延续性，增加了系统的维护及运行调试的困难程度及工作量。

发明目的

本实用新型所涉及的多功能I/O数据采集CPU通用硬件平台的研制目的是提供一种通用的数据采集CPU硬件平台来实现不同性质过程量的采集与测量，使功能软件具备一定的通用性及可延续性，解决传统模式下多种CPU应用所带来统一性与延续性等方面的不足，为DCS控制系统的数据采集设计提供一种崭新的思路。

本实用新型多功能I/O数据采集CPU单元是采取以下技术方案来实现的：

多功能I/O数据采集CPU单元，包括总线扩展接口，其特征在于它还包括MC9S12XDP512高性能SOC单片系统作为CPU处理器，总线扩展接口与MC9S12XDP512高性能SOC单片系统相连接。

前述的多功能I/O数据采集CPU单元，其特征在于其中所述的MC9S12XDP512高性能SOC单片包括处理器模块、总线扩展模块、CAN总线接口模块、显示模块、GPS脉冲同步模块、watchdog模块及电源模块，其中处理器模块、GPS脉冲同步模块、watchdog模块及电源模块构成通用硬件平台的最小CPU系统，支持XGATE外围协处理数据访问技术；显示模块提供20个LED指示灯指示，为平台应用提供灵活的显示定制；CAN总线接口提供两路冗余热备份通信通道，用于与上级设备数据交互；总线扩展模块是通用平台实现统一功能的接口部分，由PH口、PT口、PAD口共24个GPIO接口及2路SPI串行总线接口组成。

前述的多功能I/O数据采集CPU单元，其特征在于其中所述的MC9S12XDP512高性能SOC单片机，主要包括4个CAN2.0总线接口、4个SCI通信接口、3个SPI串行总线接口、多至120个GPIO接口、8通道16位TIMER、24个IRQ中断源、512K字节程序FLASH及32K数据RAM等等。MC9S12XDP512支持XGATE外围协处理数据访问技术，在CPU原有的40M总线速率处理性能的基础上提供高达80MIPS的额外性能。

多功能I/O数据采集CPU单元通用硬件平台选用MC9S12XDP512高性能SOC单片系统作为CPU处理器。该款CPU处理器集成了多种硬件功能模块，外围资源丰富，作为一款SOC单片系统性能价格比非常高。

多功能I/O数据采集CPU单元通用硬件平台由多个功能模块组成，主要包括处理器模块、总线扩展模块、CAN总线接口模块、显示模块、GPS脉冲同步模块、watchdog模块及电源模块等。其中处理器模块、GPS脉冲同步模块、watchdog模块及电源模块构成通用硬件平台的最小CPU系统，为系统软件运行提供基础硬件环境及资源；显示模块提供20个LED指示灯指示，为平台应用提供灵活的显示定制；CAN总线接口提供两路冗余热备份通信通道，用于与上级设备数据交互；总线扩展模块是通用平台实现统一功能的接口部分，由PH口、PT口、PAD口共24个GPIO接口及2路SPI串行总线接口组成。通过总线扩展接口模块，可以与不同性质的过程量接口卡进行对接(如通过SPI总线与模拟量采集卡对接实现模拟量采集测量，通过GPIO接口与开关量对接实现开关量的采集测量等等)，使得不同性质的过程量的采集测量可以在相同的CPU通用硬件平台上实现，使功能软件具备一定的通用性及可延续性，实现系统的统一规划设计。

附图说明

图1为多功能I/O数据采集CPU单元通用硬件平台的原理框图。