基于信号名的嵌入式多cpu板间信号自动交换的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于嵌入式系统领域，特别涉及一种多CPU板通过数据总线实现板间信号自动交换的实现方法。
【背景技术】
[0002]对于由两个或多个CPU板组成的嵌入式系统，各CPU板完成不同的功能，CPU板之间通过数据总线交换信号，从而实现分布式计算和协同工作，如图1所示。为了实现CPU板间信号交换，常规做法是在软件编程阶段，预先为各CPU板需要交换的输出信号、输入信号分配相同的数据总线地址，并将分配的地址写入各个CPU板程序。只有输出方和输入方的数据总线地址相同，才能实现正确的信号交换。如图2所示，板I输出信号Sigl、板2输入信号Sig2都使用了数据总线地址X进行信号交换。在嵌入式系统开发过程中，通常多次调整信号和信号交换(如增加、减少、改变顺序)，需要信号收发双方同步修改数据总线地址，重新编译CPU板程序。在一个复杂系统中，板间信号交换可能有几万个，手工调整数据总线地址很容易出现错误。因此，对于一个多CPU板构成的嵌入式系统，如何方便、灵活地使用数据总线进行CPU板间信号自动交换是一个挑战。
【发明内容】
[0003]本发明的目的，在于提供一种基于信号名的嵌入式多CPU板间信号自动交换的方法，其可直观简单地调整CPU板间信号交换，并保证信号交换的正确性。
[0004]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0005]一种基于信号名的嵌入式多CPU板间信号自动交换的方法，包括如下步骤:
[0006](I)将嵌入式多CPU板分布式系统中的CPU板划分为主板和从板,将一个具备信号管理功能的CPU板作为主板，其余CPU板均作为从板；在初始化阶段，所有从板依次向主板发送包含信号名、信号内存地址和信号数据类型的信号注册信息；
[0007](2)主板汇总所有从板的信号注册信息后，从配置文件中读取用信号名连线表示的输出、输入信号交换关系，计算分配输出、输入信号映射的数据总线地址，依次将各个信号的内存地址、数据类型和总线地址发给各从板；
[0008](3)从板收到主板的信号的内存地址、数据类型和总线地址后，保存为输出信号表和输入信号表；
[0009](4)在运行阶段,信号发送方按照输出信号表,将输出信号值填入所分配的相应总线地址中，接收方按照输入信号表，从相应总线地址读取输入信号值。
[0010]上述步骤(I)中，从板通过CAN、RS-485或Ethernet向主板发送信号注册信息。[0011 ] 上述步骤(I)中，在初始化阶段，主板轮流向各个从板发送开始注册命令，接收到该开始注册命令的从板向主板发送信号注册信息。
[0012]上述步骤(2)中，主板获取所有从板的信号注册信息后，按照输出、输入类型存储成输出信号注册表和输入信号注册表，所述注册表以数组存储，每个数组项表示一个信号信息，包括信号名字符串、信号所属板卡编号、信号数据类型和信号内存地址；所有信号注册结束后,信号信息表按信号名排序。
[0013]上述步骤(2)中，主板从配置文件中读取用信号名连线表示的输出、输入信号交换关系，具体内容是:主板读取配置文件，逐条提取信号名连线，存储为信号交换关系表数组，其中每个数组项代表一个信号连线；主板根据信号交换关系表中的输出信号名，从输出信号注册表中检索到信号信息，再按输出信号的板卡地址、数据类型和内存地址顺序，对信号交换关系表的表项进行重新排序，具体排序规则是:不同板卡编号的信号按板卡编号从小到大，相同板卡的按信号数据类型宽度从小到大，相同板卡且相同数据类型的按内存地址从小到大。
[0014]上述数据类型宽度的顺序从小到大是:布尔量、单字节整型、双字节整型、四字节整型和浮点型。
[0015]采用上述方案后，本发明通过在初始化阶段从板向主板发送信号注册信息；用信号名连线表示输出、输入信号交换关系；用配置文件存储信号名连线；主板解析配置文件中的信号交换关系，计算分配输出、输入信号的总线地址，将各个信号的内存地址、数据类型和总线地址发给各从板；从板将输出、输入信号内存地址、数据类型和总线地址保存为输出信号表和输入信号表；在运行时，信号发送方按照输出信号表，将信号值填入总线所分配的地址中，接收方按照输入信号表，从数据总线特定地址读取输入信号值，能够降低手工调整信号交换的难度，避免人工出错的风险，从机制上保证了多CPU板间信号交换的正确性；另外，根据信号名来调整CPU板间信号交换，可以通过编辑配置文本来实现，既直观又简单，无需修改CPU板卡程序，简化了嵌入式系统开发设计。
【附图说明】
[0016]图1是本发明所针对的嵌入式多CPU板分布式系统的结构结构图；
[0017]图2是现有基于固定分配数据总线地址的多CPU板间信号交换实现方法示意图；
[0018]图3是本发明中基于信号名多CPU板间信号自动交换实现方法示意图；
[0019]图4是本发明初始化阶段的信号注册及计算分配数据总线地址的示意图；
[0020]图5是本发明运行阶段更新输出、输入信号示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0022]如图3所示，本发明提供一种基于信号名的嵌入式多CPU板间信号自动交换的方法，包括如下步骤:
[0023](I)将嵌入式多CPU板分布式系统(其架构如图1所示)中的CPU板划分为主板和从板，将其中一个CPU板划分为主板，其余均作为从板，形成“主从”系统架构；
[0024]所述嵌入式多CPU板分布式系统上电后，各CPU板首先初始化硬件，然后进行信号注册，即将该从板需要与外部交换的信号信息用通信总线发送给主板，具体可采用CAN、RS-485、Ethernet等；所述信号信息包含信号名、信号内存地址和信号数据类型；为了避免多个从板同时向主板发送，超出主板接收能力，可以采取主板轮流向各个从板发送开始注册命令，让各从板依次注册的方法，如图4所示。
[0025](2)主板汇总所有从板的信号注册信息后，按照输出、输入类型存储成输出信号注册表和输入信号注册表，所述注册表以数组存储，每个数组项表示一个信号信息，包括信号名字符串、板卡编号、数据类型和内存地址。所有信号注册结束后，信号信息表将按信号名排序。
[0026]主板读取如下述结构的配置文件:
[0027]B01.Sigl->B02.Sig2
[0028]B01.Sigl->B03.SigO
[0029]B02.Sigl->B01.Sig4
[0030]…
[0031]主板读取配置文件，逐条提取信号名连线，存储为信号交换关系表数组，其中每个数组项代表一个信号连线(输出信号名字符串、输入信号名字符串)。
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