专利名称：基于高级数据链路控制的数字量输入装置和方法
技术领域：
本发明涉及工业控制技术，尤其涉及一种基于高级数据链路控制的数字量输入装置和方法。
背景技术：
高级数据链路控制(High-Level Data Link Control,以下简称:HDLC),是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议。HDLC是面向比特的数据链路控制协议的典型代表，具有如下的优点:该协议不依赖于任何一种字符编码集；数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“O比特插入法”易于硬件实现；另外，HDLC支持全双工通信，具有较高的数据链路传输效率；所有HDLC的数据帧采用CRC检验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重发，传输可靠性高；以及HDLC将传输控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性。由于HDLC的上述优点，使其广泛应用于工业控制领域，尤其是在机车、电力等领域都有着广泛的应用。在HDLC应用的工业控制领域中，通常需要进行大量的开关量数据采集，通常需要为每一个采集的开关量都设置对应的采集设备和转换设备，以将采集到的开关量信号转换为适合在HDLC链路上传送的数据，设备结构复杂，不适应于目前工业控制领域中对设备小型化的需求。
发明内容
本发明提供一种基于高级数据链路控制的数字量输入装置和方法，用于适应目前工业控制领域中对设备小型化的需求。本发明提供了一种基于高级数据链路控制的数字量输入装置，包括集成在同一电路芯片上的数字量采集模块、中央处理模块和高级数据链路控制收发器，其中，所述数字量采集模块用于通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号后，向中央处理模块发送；所述中央处理模块，与所述数字量采集模块连接，用于接收所述一个以上的二进制数字信号，以及根据所述一个以上的二进制数字信号生成高级数据链路控制数据帧；所述高级数据链路控制收发器用于向高级数据链路控制总线发送所述高级数据链路控制数据帧。本发明实施例提供的基于高级数据链路控制的数字量输入装置和方法，其可以使用在同一电路芯片上集成的数字量采集模块、中央处理模块和HDLC收发器来实现，数字量采集模块能够采集一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号，然后由中央处理模块根据一个以上的二进制数字信号生成HDLC数据帧，HDLC收发器将所述HDLC数据帧发送，实现了在一个电路芯片上完成对多个外部设备的开关量的采集和发送，满足了目前对于设备小型化的需求，同时也降低了设备功耗，易于实现。
图1为本发明基于HDLC的数字量输入装置的结构示意图；图2为图1所示实施例中中央处理模块的结构示意图；图3为本发明基于HDLC的数字量输入方法的流程示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种基于HDLC的数字量输入装置和方法，图1为本发明基于HDLC的数字量输入装置的结构示意图，如图1所示，该基于HDLC的数字量输入装置包括集成在同一电路芯片上的数字量采集模块11、中央处理模块12和HDLC收发器13，其中，所述数字量采集模块11用于通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号后，向中央处理模块12发送；所述中央处理模块12，与所述数字量采集模块11连接，用于接收所述一个以上的二进制数字信号，以及根据所述一个以上的二进制数字信号生成HDLC数据帧；所述HDLC收发器13用于向HDLC总线发送所述HDLC数据帧。本发明上述实施例提供的技术方案，其中在同一电路芯片上集成了数字量采集模块11、中央处理模块12和HDLC收发器13，数字量采集模块11能够采集一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号，然后由中央处理模块根据一个以上的二进制数字信号生成HDLC数据帧，HDLC收发器发送所述HDLC数据帧，实现了在一个电路芯片上完成对多个外部设备的开关量的采集和发送，满足了目前对于设备小型化的需求，同时也降低了设备功耗，易于实现。本发明上述实施例中，其中的数字量采集模块可以是与一个外部设备的多个开关连接，也可以是和分布在不同外部设备上的多个开关连接，对于数字量采集模块采集到的开关量信号，其电平等级可以有所不同，即一个以上的开关量信号包括多种电平等级的开关量信号，而数据量采集模块具体用于通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，将采集的多种电平等级的开关量信号转换为预定电平的二进制数字信号，并向中央处理模块发送。例如，对于米集到的第一开关量信号为OV和55V,第二开关量信号为OV和110V，第三开关量信号为OV和220V，数据量采集模块对于非零的开关量信号可以都转换为5V，这样也可以方便后续的中央处理模块的处理。另外，对于上述实施例中的中央处理模块12，如图2所示，其具体的可以包括信号处理单元121、中央处理单元122和数据帧生成单元123，其中的信号处理单元121主要是起滤波作用，用于对数字量采集模块转换成的一个以上的二进制数字信号进行滤波处理，减小外界干扰对信号造成的影响；中央处理单元122，与所述信号处理单元121连接，用于从所述滤波处理后的一个以上的二进制数字信号中提取状态值，具体的，可以是在某一时亥IJ，对一个以上的二进制信号进行提取，获取各个二进制信号对应的开关的状态值，对于状态值为非零的二进制信号，则其对应的开关处于闭合状态，对于状态值为零的二进制信号，其对应的开关处于断开状态，因此，该状态值对应着某一时刻各个检测开关对象的状态，具体的，可以根据用户的设定，每间隔一段时间获取上述状态值。数据帧生成单元123用于将所述中央处理单元提取的状态值写入到HDLC数据帧的数据字段中，生成HDLC数据帧，以使HDLC数据帧中携带各个开关的状态值。具体的，对于一个HDLC数据帧，其可以包括地址字段(ADDRESS)、控制字段(CONTROL)、数据字段(DATA)和帧校验字段(frame check sequence,以下简称:FCS)，其中DATA字段的长度可以为O 128字节，本实例中可以使用数据字段中的每一个位代表一个开关对象的状态，在上述数据量采集的基础上，将其写入到HDLC数据帧中，以使用HDLC数据帧传输各个检测开关对象的状态值。本发明上述实施例中生成的HDLC数据帧，其同样为二进制数字量，对应的HDLC的标准信号可以是使用OV表示O，5V表示I。本实施例中，HDLC收发器可以是将HDLC数据帧的标准信号转换为差分信号后向HDLC控制总线发送，该差分信号使用2.5V表示1，用-2.5V表不O,该技术方案可以提高传输信号的抗电磁干扰能力。本发明实施例还提供了一种基于高级数据链路控制的数字量输入方法，图3为本发明基于高级数据链路控制的数字量输入方法实施例的流程示意图，如图3所示，其包括如下的步骤:步骤101、通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号；步骤102、根据所述一个以上的二进制数字信号生成高级数据链路控制数据帧；步骤103、向高级数据链路控制总线发送所述高级数据链路控制数据帧。本发明实施例提供的技术方案，其中可以使用在同一电路芯片上集成数字量采集模块、中央处理模块和HDLC收发器来实现，数字量采集模块能够执行上述的步骤101，采集一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号，然后由中央处理模块根据一个以上的二进制数字信号生成HDLC数据帧，HDLC收发器将所述HDLC数据帧发送，实现了在一个电路芯片上完成对多个外部设备的开关量信号的采集和发送，满足了目前对于设备小型化的需求，同时也降低了设备功耗，易于实现。本发明上述实施例中，其中步骤101中的采集的一个以上的开关量信号包括多种电平等级的开关量信号，该步骤可以具体为:将采集的所述多种电平等级的、一个以上的开关量信号转换为预定电平的、一个以上的二进制数字信号，即每一个二进制数字信号和一个开关量信号对应，也和一个检测开关对象相对应。另外，本发明上述实施例中，其中步骤102中的根据一个以上的二进制数字信号生成高级数据链路控制数据帧可以具体为:对转换生成的一个以上的二进制数字信号进行滤波处理，上述的二进制数字信号可以由数字量采集模块转换生成；从所述滤波处理后的一个以上的二进制数字信号中提取状态值，该步骤可以由中央处理单元执行，其中提取的每一个状态值对应一个开关对象的状态；将上述提取的状态值写入到高级数据链路控制数据帧的数据字段中，生成高级数据链路控制数据帧。另外，本发明上述实施例中，其中的步骤103中的向高级数据链路控制总线发送所述高级数据链路控制数据帧可以具体为:将携带所述高级数据链路控制数据帧的标准信号转换为差分信号后向高级数据链路控制总线发送。本发明上述实施例中，其中的中央处理模块可以是由一个可编程逻辑控制器实现，并且可以将中央处理模块、数字量采集模块和HDLC收发器集成到一个电路芯片上，使得设备结构小型化，适应了目前的对设备结构小型化的需求，同时也降低了设备功耗，易于实现。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
权利要求
1.一种基于高级数据链路控制的数字量输入装置，其特征在于，包括集成在同一电路芯片上的数字量采集模块、中央处理模块和高级数据链路控制收发器，其中，所述数字量采集模块用于通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号，并向中央处理模块发送；所述中央处理模块，与所述数字量采集模块连接，用于接收所述一个以上的二进制数字信号，以及根据所述一个以上的二进制数字信号生成高级数据链路控制数据帧；所述高级数据链路控制收发器与所述中央处理模块连接，用于向高级数据链路控制总线发送所述高级数据链路控制数据帧。
2.根据权利要求1所述的基于高级数据链路控制的数字量输入装置，其特征在于，所述数字量采集模块采集的一个以上的开关量信号包括多种电平等级的开关量信号，所述数字量采集模块具体用于通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，将采集的所述多种电平等级的开关量信号转换为预定电平的二进制数字信号，并向中央处理模块发送。
3.根据权利要求1或2所述的基于高级数据链路控制的数字量输入装置，其特征在于，所述中央处理器模块包括: 信号处理单元，用于对所述数字量采集模块转换成的一个以上的二进制数字信号进行滤波处理； 中央处理单元，与所述信号处理单元连接，用于从所述滤波处理后的一个以上的二进制数字信号中提取状态值； 数据帧生成单元，用于将所述中央处理单元提取的状态值写入到高级数据链路控制数据帧的数据字段中，生成高级数据链路控制数据帧。
4.根据权利要求1或2所 述的基于高级数据链路控制的数字量输入装置，其特征在于，所述高级数据链路控制收发器用于将携带所述高级数据链路控制数据帧的标准信号转换为差分信号，并向高级数据链路控制总线发送。
5.一种基于高级数据链路控制的数字量输入方法，其特征在于，包括: 通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号； 根据所述一个以上的二进制数字信号生成高级数据链路控制数据帧； 向高级数据链路控制总线发送所述高级数据链路控制数据帧。
6.根据权利要求5所述的基于高级数据链路控制的数字量输入方法，其特征在于，所述采集的一个以上的开关量信号包括多种电平等级的开关量信号，将一个以上的开关量信号转换为对应的一个以上的二进制数字信号包括: 将采集的所述多种电平等级的、一个以上的开关量信号转换为预定电平的、一个以上的二进制数字信号。
7.根据权利要求5或6所述的基于高级数据链路控制的数字量输入方法，其特征在于，所述根据所述一个以上的二进制数字信号生成高级数据链路控制数据帧包括: 对转换生成的一个以上的二进制数字信号进行滤波处理； 从所述滤波处理后的一个以上的二进制数字信号中提取状态值； 将所述状态值写入到高级数据链路控制数据帧的数据字段中，生成高级数据链路控制数据帧。
8.根据权利要求5或6所述的基于高级数据链路控制的数字量输入方法，其特征在于，所述向高级数据链路控制总线发送所述高级数据链路控制数据帧包括: 将携带所述高级数据链路控制数据帧的 标准信号转换为差分信号后向高级数据链路控制总线发送。
全文摘要
本发明提供一种基于高级数据链路控制的数字量输入装置和方法，其中装置包括集成在同一电路芯片上的数字量采集模块、中央处理模块和高级数据链路控制收发器，其中，数字量采集模块用于通过外部输出通道接收外部设备的一个以上的开关量信号，并将其转换为对应的一个以上的二进制数字信号后，向中央处理模块发送；中央处理模块，与数字量采集模块连接，用于接收所述一个以上的二进制数字信号，以及根据一个以上的二进制数字信号生成高级数据链路控制数据帧；高级数据链路控制收发器用于向高级数据链路控制总线发送所述高级数据链路控制数据帧。本发明还提供了对应的装置。本发明的技术方案能够适应目前工业控制领域中对设备小型化的需求。
文档编号H04L29/08GK103200210SQ201210004708
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者杜振环, 杨冬 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心