本發(fā)明涉及伺服機(jī)構(gòu)液壓能源測(cè)控領(lǐng)域，具體涉及一種基于powerpc和fpga的伺服液壓能源測(cè)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在中國(guó)，對(duì)運(yùn)載火箭飛行控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)一般統(tǒng)稱為伺服機(jī)構(gòu)。伺服液壓能源是該伺服機(jī)構(gòu)的重要組成部分，為該伺服機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定的壓力輸出，具有大功率、高響應(yīng)等特點(diǎn)。伺服液壓能源測(cè)控系統(tǒng)一般由模擬器件構(gòu)成，所述模擬器件一般包括電磁閥、旋鈕、模擬采集和輸出電路等，所述模擬器件通過(guò)人工按步驟調(diào)節(jié)旋鈕或按鍵等方式，完成相應(yīng)的使用操作，具有調(diào)節(jié)速度慢，人工成本高，容易誤操作，自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于powerpc和fpga的伺服液壓能源測(cè)控系統(tǒng)，通過(guò)以太網(wǎng)通訊可以與上位機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，接收上位機(jī)的控制指令，進(jìn)行解析并通過(guò)由fpga控制的外圍數(shù)字模擬綜合電路實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服液壓能源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，同時(shí)還可以采集接收伺服液壓能源系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，反饋給上位機(jī)供監(jiān)測(cè)和使用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于powerpc和fpga的伺服液壓能源測(cè)控，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括：電源、時(shí)鐘、內(nèi)存、模擬數(shù)字綜合通道、cpld、powerpc、fpga、閃存、uartrs232、以太網(wǎng)phy，由powerpc通過(guò)以太網(wǎng)phy接收上位機(jī)控制指令，按照與上位機(jī)約定的通訊協(xié)議進(jìn)行解析；解析后，powerpc通過(guò)pci總線控制fpga相應(yīng)寄存器，完成對(duì)模擬數(shù)字綜合通道中輸出通道的控制，模擬數(shù)字綜合通道輸出到相應(yīng)的伺服液壓能源系統(tǒng)被控對(duì)象；powerpc通過(guò)pci總線控制fpga相應(yīng)寄存器，按固定時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬數(shù)字綜合通道中輸入通道的采集，將采集狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行解析處理，按照與上位機(jī)約定的通訊協(xié)議反饋給上位機(jī)。

進(jìn)一步的，軟件部分包括:驅(qū)動(dòng)、板級(jí)支持包、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、ip數(shù)據(jù)接口模塊、控制數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控模塊、指令解析模塊、指令執(zhí)行模塊、實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告模塊。

進(jìn)一步的，根據(jù)采用的cpu及單板硬件外圍芯片開發(fā)相應(yīng)板級(jí)支持包和驅(qū)動(dòng)；操作系統(tǒng)采用vxworks；文件系統(tǒng)采用fat32文件系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，ip數(shù)據(jù)接口模塊分為接收子模塊和發(fā)送子模塊；接收子模塊功能包括：接收從上位機(jī)發(fā)送的ip數(shù)據(jù)包，校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)，若出錯(cuò)，請(qǐng)求上位機(jī)重發(fā)數(shù)據(jù)；若正確，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用程序；發(fā)送子模塊功能包括：從應(yīng)用程序中接收需要發(fā)送到對(duì)端的數(shù)據(jù)；發(fā)送數(shù)據(jù)到對(duì)端；出錯(cuò)時(shí)重發(fā)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，控制數(shù)據(jù)接口模塊功能包括：將應(yīng)用程序需下發(fā)的數(shù)據(jù)下發(fā)至相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道，以控制相應(yīng)控制對(duì)象；根據(jù)應(yīng)用程序要求，采集需監(jiān)控的數(shù)據(jù)通道。

進(jìn)一步的，指令解析模塊功能包括：接收從ip數(shù)據(jù)接口模塊的ip數(shù)據(jù)；解析ip數(shù)據(jù)包；根據(jù)解析結(jié)果傳遞指令到指令執(zhí)行模塊。

進(jìn)一步的，指令執(zhí)行模塊功能包括：從指令解析模塊獲取待執(zhí)行指令；校驗(yàn)并執(zhí)行指令；將數(shù)據(jù)通道控制數(shù)據(jù)發(fā)送到控制數(shù)據(jù)接口模塊；保存當(dāng)前狀態(tài)和執(zhí)行結(jié)果，并將其報(bào)告到實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告模塊。

進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)采集監(jiān)控模塊的功能包括:根據(jù)上位機(jī)軟件要求采集相應(yīng)通道；根據(jù)上位機(jī)軟件要求存貯采集數(shù)據(jù)；根據(jù)控制軟件要求對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。

進(jìn)一步的，實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告模塊功能包括：根據(jù)上位機(jī)軟件要求設(shè)置報(bào)告間隔，根據(jù)要求將指令執(zhí)行結(jié)果以及實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)發(fā)送至ip數(shù)據(jù)模塊。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)通過(guò)基于pci總線的powerpc+fpga+外圍模擬數(shù)字綜合采集控制電路一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服液壓能源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

(2)提高了對(duì)伺服液壓能源控制的準(zhǔn)確性、可靠性，降低了過(guò)程中的人力成本。

(3)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)同樣適應(yīng)于工業(yè)控制領(lǐng)域壓力、溫度、流量和液位四大參數(shù)的自動(dòng)化控制。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是一種基于powerpc和fpga的伺服液壓能源測(cè)控系統(tǒng)硬件原理圖。

圖2是一種基于powerpc和fpga的伺服液壓能源測(cè)控系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種基于powerpc和fpga的伺服液壓能源測(cè)控包括硬件部分和軟件部分。

硬件部分包括：電源、時(shí)鐘、內(nèi)存、模擬數(shù)字綜合通道、cpld、powerpc、fpga、閃存、uartrs232、以太網(wǎng)phy，由powerpc通過(guò)以太網(wǎng)phy接收上位機(jī)控制指令，按照與上位機(jī)約定的通訊協(xié)議進(jìn)行解析；解析后，powerpc通過(guò)pci總線控制fpga相應(yīng)寄存器，完成對(duì)模擬數(shù)字綜合通道中輸出通道的控制，模擬數(shù)字綜合通道輸出到相應(yīng)的伺服液壓能源系統(tǒng)被控對(duì)象；powerpc通過(guò)pci總線控制fpga相應(yīng)寄存器，按固定時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬數(shù)字綜合通道中輸入通道的采集，將采集狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行解析處理，按照與上位機(jī)約定的通訊協(xié)議反饋給上位機(jī)。

軟件部分包括:驅(qū)動(dòng)、板級(jí)支持包、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、ip數(shù)據(jù)接口模塊、控制數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控模塊、指令解析模塊、指令執(zhí)行模塊、實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告模塊。根據(jù)采用的cpu及單板硬件外圍芯片開發(fā)相應(yīng)板級(jí)支持包和驅(qū)動(dòng)。操作系統(tǒng)采用vxworks。文件系統(tǒng)采用fat32文件系統(tǒng)。

ip數(shù)據(jù)接口模塊分為接收子模塊和發(fā)送子模塊。接收子模塊主要功能包括：接收從上位機(jī)發(fā)送的ip數(shù)據(jù)包，校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)，若出錯(cuò)，請(qǐng)求上位機(jī)重發(fā)數(shù)據(jù)；若正確，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用程序；發(fā)送子模塊主要功能包括：從應(yīng)用程序中接收需要發(fā)送到對(duì)端的數(shù)據(jù)；發(fā)送數(shù)據(jù)到對(duì)端；出錯(cuò)時(shí)重發(fā)數(shù)據(jù)。

控制數(shù)據(jù)接口模塊功能包括：將應(yīng)用程序需下發(fā)的數(shù)據(jù)下發(fā)至相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道，以控制相應(yīng)控制對(duì)象；根據(jù)應(yīng)用程序要求，采集需監(jiān)控的數(shù)據(jù)通道。

指令解析模塊功能包括：接收從ip數(shù)據(jù)接口模塊的ip數(shù)據(jù)；解析ip數(shù)據(jù)包；根據(jù)解析結(jié)果傳遞指令到指令執(zhí)行模塊。

指令執(zhí)行模塊功能包括：從指令解析模塊獲取待執(zhí)行指令；校驗(yàn)并執(zhí)行指令；將數(shù)據(jù)通道控制數(shù)據(jù)發(fā)送到控制數(shù)據(jù)接口模塊；保存當(dāng)前狀態(tài)和執(zhí)行結(jié)果，并將其報(bào)告到實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告模塊。

數(shù)據(jù)采集監(jiān)控模塊的功能包括:根據(jù)上位機(jī)軟件要求采集相應(yīng)通道；根據(jù)上位機(jī)軟件要求存貯采集數(shù)據(jù)；根據(jù)控制軟件要求對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，如報(bào)警。

實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告模塊功能包括：根據(jù)上位機(jī)軟件要求設(shè)置報(bào)告間隔，根據(jù)要求將指令執(zhí)行結(jié)果以及實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)發(fā)送至ip數(shù)據(jù)模塊。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于PowerPC和FPGA的伺服液壓能源測(cè)控系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括：電源、時(shí)鐘、內(nèi)存、模擬數(shù)字綜合通道、CPLD、PowerPC、FPGA、閃存、UART、以太網(wǎng)PHY；軟件部分包括:驅(qū)動(dòng)、板級(jí)支持包、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、IP數(shù)據(jù)接口模塊、控制數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控模塊、指令解析模塊、指令執(zhí)行模塊、實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告模塊。通過(guò)以太網(wǎng)通訊可以與上位機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，接收上位機(jī)的控制指令，進(jìn)行解析并通過(guò)由FPGA控制的外圍數(shù)字模擬綜合電路實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服液壓能源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，同時(shí)還可以采集接收伺服液壓能源系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，反饋給上位機(jī)供監(jiān)測(cè)和使用。

技術(shù)研發(fā)人員：聶來(lái)曉;張鵬;李鋼;沈立;張?zhí)扃?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.24
技術(shù)公布日：2017.10.20