CN111399427A - 基于嵌入式类fpga控制器分类模块化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置及方法，涉及控制的技术领域，包括：微控制器，控制电路集成模块；具体的，控制电路集成模块与插座接入设备的数量相等，且控制电路集成模块与接入设备的数量至少为一个；每个微控制器分别与每个控制电路集成模块相连，每个控制电路集成模块控制一个接入设备。利用本发明提供的装置及方法，通过对端口定义的标准化，并对控制系统进行模块处理，以提高控制系统的标准化程度，有利于利用机器代替人工实现智能运维，进一步实现区块链的同步技术。

Description

基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置及方法

技术领域

本发明涉及控制系统技术领域，尤其是涉及一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置及方法。

背景技术

现有技术的嵌入式控制器大都是以完成控制功能为主的设计，设计人员对产品的全生命周期的需求与痛点了解极少，因而嵌入式大都是以AI/DI/AO/DO分别为组的物理结构或专用定制开发，产品种类繁多，软硬件均不具通用性，基本没有智能设计，在实际应用时，须专业人员二次编程和专业技能的人员盘箱装配后方能投入使用，对各环节从业人员的专业和技能要求较高，人工多，工时多，材料损耗多，工程现场调试需多方配合，智能化程度低，综合成本高，应用灵活性差等等。

从硬件结构来看，现有技术的嵌入式控制器硬件均为AI/DI/AO/DO组别，难以把握应用对象需要AI/DI/AO/DO的变化，于是生产了多种控制器以满足大概率控制系统，且都有较多冗余，须由硬件工程师+电气工程师量身定制应用对象，进行盘箱设计，因此，对工程师的专业和技能要求较高较多，且易出错，效率低；

从软件编程的应用来看，二次编程需要嵌入式软件工程师+应用行业专业工程师编写程序，且须与硬件工程师+电气工程师反复确认，因此，对工程师的专业和技能要求较高较多，且易出错，效率低；

从生产环节来看，现有技术的嵌入式控制器因冗余设计多故而用料多，检验检测程序多，周期长；

从销售环节来看，现有技术的嵌入式控制器因品种多，所需资料即多，销售人员接受培训多，售前售中售后服务多，效率低；

从工程安装环节来看，现有技术的嵌入式控制器因须二次编程调试，多方配合的人员较多，工时较多，效率较低；

从运维环节来看，现有技术的嵌入式控制器对运维人员的专业和技能要求较高较多，不能指导运行、维修、维护，维修成本较高，周期长，效率低；

从节能角度来看，现有技术的嵌入式控制器大都是自动控制功能，智能化程度较低，故而节能效果较差；

从上位机和或云端的角度来看，现有技术的嵌入式控制器因固有监控点AI/DI/AO/DO的功能不确定而无法将终端系统标准化，不易于实现区块链信息同步技术、信息安全技术和边缘计算技术；

从智能运维的角度来看，现有技术的嵌入式控制器不易于实现以机器代替人工实现智能运维。

综上所述，现有技术中的控制系统通用性差，智能化程度有待提高，人工依赖性强。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置及方法，通过对端口定义的标准化，并对控制系统进行模块处理，以缓解提高控制系统的标准化程度，有利于利用机器代替人工实现智能运维，进一步实现区块链的同步技术。

本发明提供了一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置，包括：

嵌入式微控制模块，控制电路集成模块；

所述控制电路集成模块与接入设备的数量相等，且所述控制电路集成模块与接入设备的数量至少为一个；

每个所述微控制器分别与每个所述控制电路集成模块相连，每个所述控制电路集成模块控制一个接入设备；

优选的，所述嵌入式微控制模块包括控制器A板以及控制器通信B板；

所述控制器A板安装有微控制器；

所述控制器A板与所述控制器通信B板相连；

所述控制电路集成模块包括外围电路B板以及数据通信A板

所述外围电路B板与所述数据通信A板相连；

所述外围电路B板包括外围电路，所述外围电路包括晶振电路、接入设备控制电路以及驱动电路的一种或多种；

所述数据通信B板包括接入设备端口，所述接入设备与所述接入设备端口相连；

所述数据通信A板与所述微控制器相连，所述数据通信A板用于所述微控制器、所述接入设备以及所述控制电路集成模块的数据传输。

优选的，所述数据通信A板的顶部有第一插针，所述数据通信A板的底部有第一插座；

所述外围电路B板的顶部有第二插座，所述外围电路B板底部有第二插针，所述第二插座与所述第一插针相连，所述第二插针与所述第一插座相连；

当所述接入设备的接入端口数量一致时，所述第一插针在所述数据通信B板的相对位置相同，所述第一插座在所述数据通信A板的相对位置相同，且所述数据通信A板的所述第一插针中的每个插针的端口定义相同，所述外围电路B板的所述第二插针中的每个插针对应的端口定义相同。

优选的，所述数据通信A板还包括第三插针以及第三插座；

每个所述数据通信A板的第三插针与相邻的所述数据通信A板的第三插座相连，靠近微控制器的所述数据通信A板的第三插针与所述微控制器相连。

进一步的，第三插针以及第三插座用于所述数据通信A板之间的连接，并且通过相连后，可以所述数据通信A板、外围电路B板与所述微控制的之间的通信相连；

优选的，所述控制电路集成模块安装有芯片，所述芯片安装于所述外围电路B板。

另一方面，本发明提供了一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化方法，具体包括如下步骤：

获取接入设备信息，基于所述的接入设备信息选定所述嵌入式微控制模块以及控制电路集成模块；

对每个接入设备的启动顺序以及开启状态进行设定；

获取每个接入设备的信号，对每个所述的接入设备的控制参数在线整定；

对每个所述接入设备的关机顺序进行设定。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明的目的在于提供一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置及方法，包括：微控制器，控制电路集成模块，接入设备；具体的，控制电路集成模块与插座接入设备的数量相等，且控制电路集成模块与接入设备的数量至少为一个；每个微控制器联有一个多个控制电路集成模块，每个控制电路集成模块控制一个接入设备。利用本发明提供的装置及方法，通过对端口定义的标准化，并对控制系统进行模块处理，以缓解提高控制系统的标准化程度，有利于利用机器代替人工实现智能运维，进一步实现区块链的同步技术。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置中外围电路B板结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置中数据通信A板结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置中控制器A板结构示意图

图4为本发明实施例提供的一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置中控制器通信B板结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置的A板连接示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置B板对应A板连接示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，在控制领域中，对各环节从业人员的专业和技能要求较高，人工多，工时多，材料损耗多，工程现场调试需多方配合，智能化程度低，综合成本高，应用灵活性差等等。基于此，本发明实施例提供的一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置及方法，可以通过对端口定义的标准化，并对控制系统进行模块处理，以缓解提高控制系统的标准化程度，有利于利用机器代替人工实现智能运维，进一步实现区块链的同步技术。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置进行详细介绍。

实施例一：

结合图1至图6，本发明提供了一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置，包括：

嵌入式微控制模块，控制电路集成模块；

所述控制电路集成模块与接入设备的数量相等，且所述控制电路集成模块与接入设备的数量至少为一个；

每个所述微控制器分别与每个所述控制电路集成模块相连，每个所述控制电路集成模块控制一个接入设备；

具体的，每个控制电路集成模块对应控制一个接入设备；

每个所述微控制器联有一个所述控制电路集成模块，每个所述控制电路集成模块控制一个所述接入设备。

优选的，所述嵌入式微控制模块包括控制器A板以及控制器通信B板；

所述控制器板A板安装有微控制器；

所述控制器板与所述控制器通信B板相连；

所述控制电路集成模块包括外围电路B板以及数据通信A板

所述外围电路B板与所述数据通信A板相连；

所述外围电路B板包括外围电路，所述外围电路包括晶振电路、接入设备控制电路以及驱动电路的一种或多种；

所述数据通信B板包括接入设备端口，所述接入设备与所述接入设备端口相连；

所述数据通信A板与所述微控制器相连，所述数据通信A板用于所述微控制器、所述接入设备以及所述控制电路集成模块的数据传输。

所述数据通信A板与所述微控制器相连，所述数据通信A板用于所述微控制器、所述接入设备以及所述控制电路集成模块的数据传输；

具体的，所述微控制器包括DSP、单片机、ARM芯片的一种或多种；

优选的，所述数据通信A板的顶部有第一插针，所述数据通信A板的底部有第一插座；

所述外围电路B板的顶部有第二插座，所述外围电路B板底部有第二插针，所述第二插座与所述第一插针相连，所述第二插针与所述第一插座相连；

具体的，依据所述接入设备的接入端口依据所述接入设备的不同，在本申请之中，所述外部设备的接入端口可设为四端口或六端口；

当所述接入设备的接入端口数量一致时，所述第一插针在所述数据通信A板的相对位置相同，所述第一插座在所述数据通信A板的相对位置相同，且所述数据通信A板的所述第一插针中的每个插针的端口定义相同，所述外围电路B板的所述第二插针中的每个插针对应的端口定义相同；

进一步的，所述的端口定义包括模拟信号输入端口AI、模拟输出端口AO、数字输入端口DI、数字输出端口DO以及电源输出端口、总线端口，每个模拟信号输入端口AI、模拟输出端口AO、数字输入端口DI、数字输出端口DO以及电源输出端口以及总线端口在数据通信A板的相对位置相同；

通过上述对数据通信A板的配置，仅需获取外部设备信息，同时选取合适的接入端口数量以及所述合适的外围电路B板，即可对所述接入设备进行控制；

需要说明的是，在本发明提供的实施例中，当接入设备A与接入设备B的接口数量相一致，则接入设备A中与外围电路B板的数据通信A板与所述接入设备B中与外围电路B板的数据通信A板可互换，接入设备A或B在B板位置定义相同；

优选的，所述数据通信A板还包括第三插针以及第三插座，由此可以实现对所述数据通信B板的相互连接以及所述数据通信A板与所述微控制器的连接；

具体的，每个所述数据通信A板的第三插针与相邻的所述数据通信A板的第三插座相连，靠近微控制器的所述数据通信A板的第三插针与所述微控制器相连。

优选的，其特征在于，所述控制电路集成模块安装有芯片，所述芯片安装于所述外围电路B板；

进一步的，所述外围电路B板的芯片可用于获取接入设备信息，同时在本发明提供的实施例中，通过对外围电路B板、数据通信A板的端口定义可以实现IO端口的续传；

另一方面，一种前述的基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置的基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化方法，具体包括如下步骤：

实施例二：

获取接入设备信息，基于所述的接入设备信息选定所述嵌入式微控制模块以及控制电路集成模块；

具体的，选定外围电路B板以及数据通信A板

对每个接入设备的启动顺序以及开启状态进行设定；

对每个所述接入设备的启动顺序以及开启状态进行设定；

具体的，当接入多个接入设备时，需要对接入设备的启动顺序进行设置，并对每个接入设备的启停状态进行单独设定；

获取每个接入设备的设备信号，对每个所述的接入设备的控制参数进在线整定；

具体的，所述接入设备的设备信号包括数字信号或模拟信号；

具体的，可利用PID控制器对接入设备进行控制，利用本发明提供的方法可对本发明提供的可对PID的控制参数进行整定

进一步的可利用区块链码对设备信号信息进行表征，具体的，结合发明提供的实施例中，包括外部设备接入设备信号的区块链码、行程区块链码等、利用区块链编码对对PID控制器的PID信息进行整定；

对每个所述接入设备的关机顺序进行设定。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

本发明具有如下的技术效果：

1)提供了系统的安全性以及可靠性：利用区块链技术，对设备信息进行编译；

2)提高了控制系统的通用性：利用模块化结果组建控制系统，并对接入设备进行控制，控制电路集成模块中的外围电路B板与所述数据通信A板进行通用化的制作处理，对数据通信A板的端口定义也进行了通用化的规定，在使用中仅需获取数据通信A板的接入端口，即可选定数据通信A板，且接入设备A与所述接入设备B的接入端口相一致时，所述数据通信A板可互换，有利于控制系统的标准化；

3缓解了区块链同步技术的痛点，利用本发明提供发方法及装置，通过对端口定义的标准化，并对控制系统进行模块处理，以缓解提高控制系统的标准化程度，有利于利用机器代替人工实现智能运维，进一步实现区块链的同步技术及IOT标准化的建设；

4)降低了控制系统对人工的依赖：使得控制系统更加灵活，更加人性化，降低了控制系统对运维各环节从业人员的专业和技能要求；

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置，其特征在于，包括：

嵌入式微控制模块，控制电路集成模块；

所述控制电路集成模块与接入设备的数量相等，且所述控制电路集成模块与接入设备的数量至少为一个；

每个所述微控制器分别与每个所述控制电路集成模块相连，每个所述控制电路集成模块控制一个接入设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述嵌入式微控制模块包括控制器A板以及控制器通信B板；

所述控制器A板安装有微控制器；

所述控制器A板与所述控制器通信B板相连；

所述控制电路集成模块包括外围电路B板以及数据通信A板

所述外围电路B板与所述数据通信A板相连；

所述外围电路B板包括外围电路，所述外围电路包括晶振电路、接入设备控制电路以及驱动电路的一种或多种；

所述数据通信B板包括接入设备端口，所述接入设备与所述接入设备端口相连；

所述数据通信A板与所述微控制器相连，所述数据通信A板用于所述微控制器、所述接入设备以及所述控制电路集成模块的数据传输。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据通信A板的顶部有第一插针，所述数据通信A板的底部有第一插座；

所述外围电路B板的顶部有第二插座，所述外围电路B板底部有第二插针，所述第二插座与所述第一插针相连，所述第二插针与所述第一插座相连；

当所述接入设备的接入端口数量一致时，所述第一插针在所述数据通信B板的相对位置相同，所述第一插座在所述数据通信A板的相对位置相同，且所述数据通信A板的所述第一插针中的每个插针的端口定义相同，所述外围电路B板的所述第二插针中的每个插针对应的端口定义相同。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据通信A板还包括第三插针以及第三插座；

每个所述数据通信A板的第三插针与相邻的所述数据通信A板的第三插座相连，靠近微控制器的所述数据通信A板的第三插针与所述微控制器相连。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制电路集成模块安装有芯片，所述芯片安装于所述外围电路B板。

6.一种采用权利要求1所述的基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化装置的基于嵌入式类FPGA控制器分类模块化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

获取接入设备信息，基于所述的接入设备信息选定所述嵌入式微控制模块以及控制电路集成模块；

对每个接入设备的启动顺序以及开启状态进行设定；

获取每个接入设备的信号，对每个所述的接入设备的控制参数在线整定；

对每个所述接入设备的关机顺序进行设定。

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