[发明专利]一种实时响应网络控制系统

权利要求书

1.一种实时响应网络控制系统，由数量不大于100个节点的实时局域网组成，每个节点都具有嵌入式程序操作的数据处理、控制、程序在线升级和通信功能，其特征在于：

控制系统的节点软件架构分为三个层次，第一层是应用层，包括系统服务应用、错误处理和故障监测应用、传感器应用、执行器应用、配置与管理应用、在线升级应用和其它外设应用；第二层是服务层，包括系统功能模块、存储器功能模块、输入输出功能模块和通信功能模块；第三层是驱动层，是包含并支持硬件的驱动程序集；应用层通过调用服务层实现驱动层对硬件的控制；

网络中至少有一个是配置节点，配置节点具有用户操作界面和存储设备，它可以对所有节点运行环境和参数进行设置并对其软件程序进行在线升级；网络中的节点又分主节点和从节点，主节点负责发送控制指令给网络的其它节点并监控其操作状态，从节点接收指令并反馈操作状态给主节点，主节点与配置节点可以合二为一，也可单独指定，主、从节点由配置节点根据任务来指定；

应用程序根据需要通过调用系统功能模块、存储器功能模块、配置服务来控制硬件驱动模块，进而实现对硬件的控制；应用程序通过通信功能模块实现各节点间的通信；应用程序通过在线升级模块对节点运行程序进行升级；应用程序通过输入输出模块对硬件驱动程序进行设置，进而控制硬件。

2.根据权利要求1所述的实时网络控制系统，其特征在于：所述的系统功能模块工作机制：上层应用可以通过系统功能模块内的通用标准化访问接口，调用MCU（微处理器）驱动程序，设定不同的MCU时钟和功率来满足不同时钟和比如存储器、I²C总线、SPI总线、CAN总线和以太网对功率的应用需求，或者控制睡眠/唤醒操作；上层应用通过通用标准化访问接口，调用定时器驱动程序，控制底层的定时器工作，来完成定时操作；上层应用通过通用标准化功访问接口，调用WDT（看门狗定时器）驱动程序，完成异常重启。

3.根据权利要求1所述的实时网络控制系统，其特征在于：所述的存储器功能模块工作机制：在线升级、配置管理应用调用存储功能模块将程序数据和配置参数写进指定存贮器中；存储器功能模块通过调用API函数并使之接口标准化，访问flash 或EEPEOM；通过调用flash或EEPROM驱动程序，将数据写入相应存储器地址中；通用标准化访问接口采用一种通用标准接口将底层不同的调用进行封装处理使上层应用不依赖于底层，通过统一标准函数接口同时支持Flash和EEPROM两种存储器操作，节点软件各功能模块中接口函数调用环节都采用了这一原理的设计；在线升级应用通过具有通用标准化访问接口的存储器功能模块调用相应的Flash存储器来保存程序数据；配置应用通过具有通用标准化访问接口的存储器功能模块调用相应的EEPROM存储器来保存配置参数。

4.根据权利要求1所述的实时网络控制系统，其特征在于：所述的输入/输出功能模块工作机制：应用服务可以包括传感器应用、执行器应用以及其它外设应用（如激光指示器、状态灯），经过输入输出模块对不同驱动程序参数的设置，将这些设置通过该模块中的通用标准化访问接口调用相应的驱动程序并修改其中的参数设置，进而控制硬件终端，具体包括：传感器应用通过通用标准化访问接口识别并调用对应的传感器驱动程序，从而控制传感器采集数据；执行器应用通过通用标准化访问接口调用对应执行器驱动程序，从而控制执行器工作；外设应用通过通用标准化访问接口调用对应外设驱动程序，从而控制外设工作。

5.根据权利要求1所述的实时网络控制系统，其特征在于：所述的通信功能模块的工作机制：在线升级、配置与管理、传感器、执行器应用通过通信功能模块来完成各自工作；在线升级应用通过有通用标准化访问接口的通信功能模块，调用相应的CAN驱动程序，从CAN总线接收来自配置节点发送的程序数据升级请求，处理后将处理响应通过CAN总线发送给配置节点；配置管理应用通过有通用标准化访问接口的通信功能模块，调用相应的CAN驱动程序，从CAN总线接收来自配置节点发送的配置管理请求，处理后将处理响应通过CAN总线发送给配置节点；传感器应用通过有通用标准化访问接口的通信功能模块，调用相应的CAN驱动程序，将采集数据通过CAN总线发送给主节点；执行器应用通过有通用标准化访问接口的通信功能模块，调用相应的CAN驱动程序，从CAN总线接收来自主节点的操作指令，然后控制执行器进行相应操作；上层应用也可以通过有通用标准化访问接口的通信功能模块调用USB驱动程序或以太网驱动程序，来实现相应方式的通信处理。