[实用新型]新型异步多核自动化控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于工业自动化控制领域，具体涉及一种新型异步多核自动化控制器（PAC），特别是一种新型异步多核自动化控制器。 

背景技术

随着工业控制设备需求的增长，目前的控制系统越来越难以满足现代化的工业应用所需要的更多功能要求，为了满足现代工业控制系统应用所提出的各项要求，人们提出了可编程自动化控制器（PAC），可编程自动化控制器（PAC）正在逐渐取代可编程逻辑控制器（PLC），成为工控系统理想选择。然而，目前大部分PAC仍然采用PLC所使用的单一微处理器（MCU）的模式，使得控制系统的负荷很高，容易导致多任务系统下的实时性问题出现，因此，为了满足性能需求，通过集成更多核心来提高性能是必然选择，但是核心的结构也必须考虑，因为如果核心结构过于复杂，随着核心数量的增多，不仅不能提升性能，还会带来线延迟增加和功耗变大等问题，因而异构多核是一个重要的方向，将结构、功耗、功能、运算性能各不相同的多个核心集成在芯片上，并通过任务分工和划分将不同的任务分配给不同的核心，让每一个核心处理自己擅长的任务，这种异构组织方式比同构的多核处理器执行任务更有效率，实现了资源的最佳化配置，而且降低了整体功耗。异构多核的可编程自动化控制器将会取代单核处理器，解决微处理器的发展瓶颈，是将来工控系统必然的发展趋势，在未来一段时间之内，它将在处理器市场上占有很重要的统治地位，因此，研究一种用于工业控制系统的异构多核自动化控制器是很有现实意义的，然而，目前常见的多核控制器是在一个集成芯片（IC）中集成多个运算单元核心，而且在使用异构多核的系统中，仍然采用OS进行任务调度，使整个系统的稳定性与安全性建立在OS上，同时单一硬件MCU也造成整个系统的冗余性缺失。 

发明内容

针对上述可编程逻辑控制器存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提出一种新型异步多核自动化控制器，该自动化控制器通过多核异步工作，有效解决了单核处理器时钟频率难以提高、微处理器功耗较大的问题。并为解决控制系统的安全性、稳定性、降低软件开发难度等问题提供了一个良好的开端。 

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案： 

一种新型异步多核自动化控制器，包括模拟主板、I/O主板、运动控制主板、diagnose 模块、同步调试器、自定义增强型SPI总线、具有供电通讯装置及同步调试总线的底板；模拟主板、I/O主板和运动控制主板这三块主板通过插针安装在具有供电通讯装置及同步调试总线的底板上；所述三个主板分别通过自定义增强型SPI总线相互连接；所述三个主板分别与diagnose模块相连接，所述diagnose模块是逻辑分析仪电平信号采集电路，用以实现三块主板上的电平信号采集，所述diagnose模块与PC机相连，用以实现对三块主板电平信号的显示；同步调试器与PC机、三块主板分别相连，用以实现三块主板的同步调试。

本实用新型还包括如下其他技术特征： 

所述控制器还包括有五块子板7，所述五块子板7安装在其对应的主板上，用以对三块主板分别进行功能扩展；所述五块子板包括DAC接口扩展电路、ADC接口扩展电路、I/O接口扩展电路、步进电机控制接口扩展电路和编码器接口扩展电路，其中，DAC接口扩展电路和ADC接口扩展电路与模拟主板相连接；I/O接口扩展电路与I/O主板相连接；步进电机控制接口扩展电路和编码器接口扩展电路与运动控制主板相连接。

所述自定义增强型SPI总线包括12条信号线，分别是：数据线和时钟线：包括SPI_SCK、SPI_MISO、SPI_MOSI；片选信号线：包括NSS0、NSS1、NSS2、NSS3、SPI_NSS；中断信号线：包括IT0、IT1、IT2、IT3。