多mcu和fpga協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，它包括用于完成外接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的主控電路板和提供圖像顯示和觸摸操作界面的觸摸顯示屏。所述的主控電路板包括用于完成數(shù)據(jù)交換的MCU微控處理單元和用于完成數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的FPGA集成電路，所述的MCU微控處理單元包括一個(gè)或多個(gè)MCU模塊，所述的一個(gè)或多個(gè)MCU模塊的一端分別通過數(shù)據(jù)接口與外接系統(tǒng)連接，其另一端分別與FPGA集成電路連接，F(xiàn)PGA集成電路通過控制接口與外接系統(tǒng)連接。觸摸顯示屏通過RS232接口與主控板的顯示處理MCU模塊連接完成顯示。本實(shí)用新型系統(tǒng)啟動(dòng)快、價(jià)格低、集成度高、操作簡(jiǎn)單、使用方便，穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)、電磁兼容性能好。
【專利說明】多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]與本實(shí)用新型相似的主監(jiān)控系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、內(nèi)存、擴(kuò)展卡、通訊控制等組成，其開機(jī)速度慢，系統(tǒng)反應(yīng)速度一般為分鐘級(jí)，集成度低，且價(jià)格昂貴，有的監(jiān)控系統(tǒng)成本高達(dá)幾十萬元人民幣，通過鍵盤、鼠標(biāo)來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操控，使用復(fù)雜、圖像界面單一、不易上手，必須要有相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)且經(jīng)過相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)才能使用，而鍵盤鼠標(biāo)、內(nèi)存、顯卡等接口易出現(xiàn)故障，降低系統(tǒng)的可靠性，
[0003]如軍用主監(jiān)控系統(tǒng)方案，該方案是主要采用PC104計(jì)算機(jī)模塊或者工控計(jì)算機(jī)、加固型顯示器和通訊控制、定時(shí)板來完成的，它的技術(shù)缺陷是基于通用的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)反應(yīng)速度為分鐘級(jí)，啟動(dòng)速度慢，如果在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，很可能出現(xiàn)己方系統(tǒng)還未啟動(dòng)卻已被敵方摧毀的情況，該系統(tǒng)方案價(jià)格昂貴、集成度低，其鍵盤鼠標(biāo)、內(nèi)存、顯卡等接口易出現(xiàn)故障，系統(tǒng)性能可靠性低，圖像界面單一、操控復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，采用FPGA集成電路、MCU微控處理單元和觸控顯示器構(gòu)建成一個(gè)主監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)外接設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理交換和控制功能，主要解決系統(tǒng)啟動(dòng)速度慢，價(jià)格昂貴，集成度低，可靠性低、圖像界面單一、使用復(fù)雜等缺點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，它包括用于完成外接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的主控電路板，所述的主控電路板包括用于完成數(shù)據(jù)交換的MCU微控處理單元和用于完成數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的FPGA集成電路，所述的MCU微控處理單元包括一個(gè)或多個(gè)MCU模塊，所述的一個(gè)或多個(gè)MCU模塊的一端分別通過數(shù)據(jù)接口與外接系統(tǒng)連接，其另一端分別與FPGA集成電路連接，F(xiàn)PGA集成電路通過控制接口與外接系統(tǒng)連接。
[0006]所述的MCU微控處理單元包括處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊中的一種或多種的組合，處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊分別通過通信接口與外接系統(tǒng)連接，處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊還分別與FPGA集成電路連接。
[0007]所述的通信接口包括RS232通信接口、RS422通信接口、RJ45通信接口和RS485通信接口中的一種或多種的組合。
[0008]所述的處理MCU模塊A通過RS232通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0009]所述的處理MCU模塊B通過RS422通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0010]所述的網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊通過RJ45通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0011]所述的通控MCU模塊通過RS485通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0012]所述的FPGA集成電路包括數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊、控制電路模塊和多個(gè)存儲(chǔ)模塊，所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊分別多個(gè)存儲(chǔ)模塊與多個(gè)MCU模塊連接，數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊還與控制電路模塊連接，控制電路模塊通過控制接口與外接系統(tǒng)連接。
[0013]所述的存儲(chǔ)模塊包括存儲(chǔ)模塊A、存儲(chǔ)模塊B、存儲(chǔ)模塊C和存儲(chǔ)模塊D。
[0014]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊A與處理MCU模塊A連接。
[0015]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊B與處理MCU模塊B連接。
[0016]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊C與網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊連接。
[0017]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊D與通控MCU模塊連接。
[0018]它還包括用于顯示圖像界面的顯示屏，所述的顯示屏通過視頻接口與主控電路板連接。
[0019]所述的顯示屏為提供觸摸操作圖像界面的觸摸顯示屏。
[0020]所述的MCU微控處理單元還包括顯示處理MCU模塊，所述的顯示處理MCU模塊通過視頻接口與顯示屏連接。
[0021 ] 所述的FPGA集成電路還包括存儲(chǔ)模塊E，所述的顯示處理MCU模塊通過存儲(chǔ)模塊E與數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊連接。
[0022]所述的視頻接口為RS232接口。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0024]本實(shí)用新型去掉計(jì)算機(jī)模塊采用FPGA和MCU純硬件構(gòu)成類似計(jì)算機(jī)CPU的處理功能，使系統(tǒng)反應(yīng)速度由分鐘級(jí)變?yōu)楹撩爰?jí)，系統(tǒng)速度提高上百倍，如果在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，用本實(shí)用新型的方案將具有極大的優(yōu)勢(shì)，開機(jī)后很快就可投入戰(zhàn)斗；
[0025]價(jià)格方面，本實(shí)用新型的方案物化成本只需五千元以下；
[0026]集成度方面，本實(shí)用新型的方案采用高度集成的一塊主控電路板和觸控顯示器，主控電路板將所有的MCU微控處理單元和FPGA集成電路集中在一起，觸控顯示器提供觸控操作，不再依靠鍵盤和鼠標(biāo)來進(jìn)行操作，有效提高系統(tǒng)的集成度、可靠性、實(shí)用性和電磁兼容性；
[0027]圖像界面方面，本實(shí)用新型的圖像界面是基于圖片化、觸控設(shè)計(jì)，可隨意變化，色彩可隨意搭配，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，本方案可提供更加友好的人機(jī)交互界面；
[0028]使用方面，本實(shí)用新型的觸控顯示器提供觸摸操控界面，操作簡(jiǎn)單易用，只需根據(jù)菜單提示，通過觸摸的方式就能快速簡(jiǎn)單地進(jìn)行操控，有效地減少操作人員的培訓(xùn)成本及培訓(xùn)時(shí)間成本；
[0029]本實(shí)用新型系統(tǒng)啟動(dòng)快、價(jià)格低、集成度高、操作簡(jiǎn)單、使用方便，穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)、電磁兼容性能好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型主監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0032]如圖1所示，多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，它包括用于完成外接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的主控電路板和提供圖像顯示和觸摸操作界面的觸摸顯示屏。所述的主控電路板包括用于完成數(shù)據(jù)交換的MCU微控處理單元和用于完成數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的FPGA集成電路，所述的MCU微控處理單元包括一個(gè)或多個(gè)MCU模塊，所述的一個(gè)或多個(gè)MCU模塊的一端分別通過數(shù)據(jù)接口與外接系統(tǒng)連接，其另一端分別與FPGA集成電路連接，F(xiàn)PGA集成電路通過控制接口與外接系統(tǒng)連接。所述的外接系統(tǒng)可以為多種不同的設(shè)備或系統(tǒng)，即與處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊所對(duì)應(yīng)的設(shè)備或系統(tǒng)。觸摸顯示屏通過RS232接口與主控板的顯示處理MCU模塊連接完成顯不O
[0033]所述的MCU微控處理單元包括處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊中的一種或多種的組合，處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊分別通過通信接口與外接系統(tǒng)連接，處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊還分別與FPGA集成電路連接。
[0034]所述的通信接口包括RS232通信接口、RS422通信接口、RJ45通信接口和RS485通信接口。
[0035]所述的處理MCU模塊A通過RS232通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0036]所述的處理MCU模塊B通過RS422通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0037]所述的網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊通過RJ45通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0038]所述的通控MCU模塊通過RS485通信接口與外接系統(tǒng)連接。
[0039]所述的FPGA集成電路包括數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊、控制電路模塊和多個(gè)存儲(chǔ)模塊，所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊分別與控制電路模塊和多個(gè)存儲(chǔ)模塊連接，控制電路模塊通過控制接口與外接系統(tǒng)連接。
[0040]所述的存儲(chǔ)模塊包括存儲(chǔ)模塊A、存儲(chǔ)模塊B、存儲(chǔ)模塊C和存儲(chǔ)模塊D。
[0041]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊A與處理MCU模塊A連接。
[0042]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊B與處理MCU模塊B連接。
[0043]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊C與網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊連接。
[0044]所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊D與通控MCU模塊連接。
[0045]本實(shí)用新型主監(jiān)控系統(tǒng)它還包括用于顯示圖像界面的顯示屏。所述的顯示屏為可提供觸摸操作圖像界面的觸摸顯示屏。所述的觸摸顯示屏可選用迪文DGUS屏。
[0046]所述的MCU微控處理單元還包括顯示處理MCU模塊，所述的顯示處理MCU模塊通過視頻接口與顯示屏連接。
[0047]所述的存儲(chǔ)模塊還包括存儲(chǔ)模塊E，所述的顯示處理MCU模塊通過存儲(chǔ)模塊E與數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊連接。
[0048]所述的視頻接口為RS232接口。
[0049]本實(shí)用新型主監(jiān)控系統(tǒng)的原理是利用多個(gè)MCU并行處理與外接系統(tǒng)所交換的數(shù)據(jù)，并將處理的結(jié)果存儲(chǔ)到相應(yīng)的存儲(chǔ)模塊，按系統(tǒng)的要求寫入FPGA集成電路的存儲(chǔ)模塊即緩存區(qū)中，每個(gè)MCU模塊根據(jù)自己待處理的數(shù)據(jù)在FPGA的存儲(chǔ)模塊中并行讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)交換。
[0050]本實(shí)用新型可完成對(duì)RS232通信接口、RS422通信接口、RS485串口和網(wǎng)口等接口的并行處理。
[0051]本實(shí)用新型利用主監(jiān)控系統(tǒng)的觸摸顯示屏可對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)、工作方式等進(jìn)行設(shè)置，并可完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)顯示、整機(jī)故障指示等工作，實(shí)現(xiàn)通過主監(jiān)控系統(tǒng)完成對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。
[0052]本實(shí)用新型去掉計(jì)算機(jī)模塊采用FPGA和MCU純硬件構(gòu)成類似計(jì)算機(jī)CPU的處理功能，使系統(tǒng)反應(yīng)速度由分鐘級(jí)變?yōu)楹撩爰?jí)，系統(tǒng)速度提高上百倍，如果在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，用本實(shí)用新型的方案將具有極大的優(yōu)勢(shì)，開機(jī)后很快就可投入戰(zhàn)斗，如果用類似的方案自己的系統(tǒng)還未啟動(dòng)已被敵方摧毀。
[0053]價(jià)格方面，類似的方案構(gòu)建一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)物化成本需要幾十萬，而本實(shí)用新型的方案物化成本只需五千元以下。
[0054]集成度方面，類似的方案用計(jì)算機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、內(nèi)存、擴(kuò)展卡、通訊控制等組成，而本實(shí)用新型的方案采用高度集成的一塊處理板和觸控顯示器將所有的控制集中在一起，觸控操作，操控性、可靠性和電磁兼容性大大提高。
[0055]圖像界面方面，類似方案采用程序編寫，圖形樣式和色彩單一且編程工作量大，而本實(shí)用新型的圖像界面是基于圖片化、觸控設(shè)計(jì)，可隨意變化，色彩可隨意搭配，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，本方案可提供更加友好的人機(jī)交互界面。
[0056]使用方面，類似方案基于計(jì)算機(jī)處理，必須要有相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)且經(jīng)過相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)才能使用，而本實(shí)用新型的界面操作簡(jiǎn)單易用，根據(jù)菜單提示，只需通過觸摸的方式就能快速簡(jiǎn)單地進(jìn)行操控。
[0057]本實(shí)用新型系統(tǒng)啟動(dòng)快、價(jià)格低、集成度高、操作簡(jiǎn)單、使用方便，穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)、電磁兼容性能好。
【權(quán)利要求】
1.多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:它包括用于完成外接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的主控電路板，所述的主控電路板包括用于完成數(shù)據(jù)交換的MCU微控處理單元和用于完成數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和調(diào)度的FPGA集成電路，所述的MCU微控處理單元包括一個(gè)或多個(gè)MCU模塊，所述的一個(gè)或多個(gè)MCU模塊的一端分別通過數(shù)據(jù)接口與外接系統(tǒng)連接，其另一端分別與FPGA集成電路連接，F(xiàn)PGA集成電路通過控制接口與外接系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的MCU微控處理單元包括處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊中的一種或多種的組合，處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊分別通過通信接口與外接系統(tǒng)連接，處理MCU模塊A、處理MCU模塊B、網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊和通控MCU模塊還分別與FPGA集成電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的通信接口包括RS232通信接口、RS422通信接口、RJ45通信接口和RS485通信接口中的一種或多種的組合； 所述的處理MCU模塊A通過RS232通信接口與外接系統(tǒng)連接； 所述的處理MCU模塊B通過RS422通信接口與外接系統(tǒng)連接； 所述的網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊通過RJ45通信接口與外接系統(tǒng)連接； 所述的通控MCU模塊通過RS485通信接口與外接系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的FPGA集成電路包括數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊、控制電路模塊和多個(gè)存儲(chǔ)模塊，所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊分別多個(gè)存儲(chǔ)模塊與多個(gè)MCU模塊連接，數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊還與控制電路模塊連接，控制電路模塊通過控制接口與外接系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 所述的存儲(chǔ)模塊包括存儲(chǔ)模塊A、存儲(chǔ)模塊B、存儲(chǔ)模塊C和存儲(chǔ)模塊D ； 所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊A與處理MCU模塊A連接； 所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊B與處理MCU模塊B連接； 所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊C與網(wǎng)絡(luò)處理MCU模塊連接； 所述的數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊通過存儲(chǔ)模塊D與通控MCU模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:它還包括用于顯示圖像界面的顯示屏，所述的顯示屏通過視頻接口與主控電路板連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的顯示屏為提供觸摸操作圖像界面的觸摸顯示屏。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的MCU微控處理單元還包括顯示處理MCU模塊，所述的顯示處理MCU模塊通過視頻接口與顯示屏連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的FPGA集成電路還包括存儲(chǔ)模塊E，所述的顯示處理MCU模塊通過存儲(chǔ)模塊E與數(shù)據(jù)調(diào)度交換模塊連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的多MCU和FPGA協(xié)同處理、觸控顯示主監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的視頻接口為RS232接口。
【文檔編號(hào)】G06F13/10GK204203953SQ201420705125
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月22日
【發(fā)明者】楊倫琴 申請(qǐng)人:成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司