[发明专利]用于过程变送器的高性能架构

说明书

背景技术

通常，过程变送器包括过程变量传感器和用于测量过程相关参数(温度、压强、流动速率、体积等)的测量电路。过程变送器还包括输出电路，该输出电路用于将过程参数输出传输至仪表设备和控制设备。这种传输通常是在模拟电路上进行的，例如是需要模拟输出电路的4-20mA电流回路。此外，对于过程变送器来说，通常使用脉冲输出电路来发送过程相关信息，该脉冲输出电路在电流回路或数字通信电路上发送脉冲，从而在4-20mA电流回路上发送数字信号。

大多数“智能”过程变送器共享以微控制器为中心的公共架构。对于微控制器的要求非常高，这是因为，微控制器通常必须在微功率(典型地1mA)需求下工作；微控制器必须以规则速率来读取、处理和公布传感器更新；微控制器通常必须提供信号校正功能以补偿针对各种误差源的主感测变量；微控制器必须支持数字通信功能；并且微控制器必须执行和管理诊断活动，以确保过程变送器的精确操作。满足所有这些方面的需求的系统的实现方式使现代微控制器的资源负有重担。这些资源分为3类：功耗、存储空间和执行时间。

近年来微控制器技术已经改进，比先前已有的技术提供了更多的能力。然而，产品需求和市场需要似乎已经超过了微控制器技术的发展。下一代的过程变送器产品可能需要例如更高的速度、更完善的校正算法、多变量支持以及高级诊断。通常，传统过程变送器架构仅允许逐步的改进以支持这些需求，可能未能达到未来的过程变送器的需求。

上述讨论仅仅是为一般背景信息而提供的，并非意在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

发明内容

一种过程变送器，包括：至少一个传感器，对过程变量进行监控；以及模拟至数字(A/D)转换器电路，耦合至所述至少一个传感器并被配置用于提供表示过程变量值的过程变量数据。数字信号处理器(DSP)耦合至该A/D转换器电路以接收过程变量数据。该DSP包括：协处理器，被配置用于从A/D转换器电路接收过程变量数据并执行关于该数据的计算，以产生输出数据。过程变送器的通信电路被配置用于控制回路布线上的通信或控制与过程变送器的无线通信。与DSP的协处理器分离的微处理器耦合在协处理器与通信电路之间，以针对无线通信或回路布线上的通信来控制从DSP到通信电路的输出数据的移动。

附图说明

图1示出了现有技术的过程变送器架构的框图。

图2-1示出了第一公开的过程变送器架构的框图。

图2-2示出了第一公开的过程变送器架构的无线实施例的框图。

图3示出了第二公开的过程变送器架构的框图。

图4示出了第三公开的过程变送器架构的框图。

图5示出了第四公开的过程变送器架构的框图。

图6示出了第五公开的过程变送器架构的框图。

图7示出了第六公开的过程变送器架构的框图。

图8示出了第七公开的过程变送器架构的框图。

图9示出了第八公开的过程变送器架构的框图。

具体实施方式

如图1所示，大多数“智能”过程变送器共享以微控制器为中心的公共架构。如在图1提供的过程变送器100的电路的示意图中所示的，传统过程变送器的架构包括：一个或更多个过程变量传感器105；以及对应的模拟至数字(A/D)转换器110，用于将模拟传感器信号转换成代表性的数字信号。典型地，过程变送器还包括：非易失性(NV)存储器组件115，用于存储操作期间的过程变量或其他信息。微控制器120通过总线(如，串行外围接口(SPI)总线125)与A/D转换器110和存储器组件115进行通信。可以用于主设备(例如，微控制器120)与从设备(例如，A/D转换器110、存储器组件115等)之间的通信的SPI总线125和对应的SPI协议是本领域公知的。尽管参考SPI总线的使用阐述了所公开的实施例，然而所公开的实施例并不限于与SPI总线和SPI协议一起使用。相反，可以实现使用其他方法的通信，例如，使用多主设备串行计算机总线I²C或通用异步接收机发射机(UART)。除了管理和控制与诸如A/D转换器110和存储器组件115等设备的通信之外，微控制器120还典型地执行与传感器和感测到的过程变量有关的功能，如，读取和处理过程变量信号、信号校正、诊断功能等。