一种支持级联主备切换的车载控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种支持级联主备切换的车载控制器，包括CPU控制模块、AD采集模块、通信模块、IO接口模块以及主备切换模块；CPU控制模块主要包含全国产化CPU、状态指示灯、操作系统和控制软件算法等；AD采集模块主要包含模拟量调理电路和AD芯片电路；通信模块主要包含RS

【技术实现步骤摘要】
一种支持级联主备切换的车载控制器


[0001]本专利技术涉及AGV控制领域，具体涉及一种支持级联主备切换的全国产化车载控制器。

技术介绍

[0002]在AGV控制领域，控制系统需要具备较高的实时性来保证AGV运行的稳定可靠，目前绝大多数控制软件采用的操作系统例如u
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cos、VxWorks、FreeRTOS等进口芯片，车载控制器国产化的必要性非常强烈。此外，国产控制器中数据传输处理的可靠性尚存不足。因此，设计一款支持级联主备切换的全国产化车载控制器至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提出了一种支持级联主备切换的全国产化车载控制器：硬件芯片连接器全国产化选型，操作系统控制软件代码全自主可控，控制器级联支持主备切换提高可靠性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0005]一种支持级联主备切换的全国产化车载控制器，由CPU控制模块、AD采集模块、通信模块、IO接口模块以及主备切换模块组成；硬件选用全国产化芯片及连接器，软件选用自主可控操作系统。
[0006]所述CPU控制模块选用全国产化CPU，使用国产操作系统，控制软件做到自主可控；
[0007]所述AD采集模块包含模拟量调理电路和AD芯片电路，与所述CPU控制模块电性连接，调理传感器输出的电压/电流信号，供AD芯片采集；AD芯片工作在串行模式，将采集信息发送给CPU控制模块；模拟量调理电路信号差分输入。
[0008]所述通信模块包含RS
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485、RS
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232、CAN、以太网通信电路以及RSSD电路，用于与上位机、工控机、驱动器、传感器、遥控器等设备的通信以及存储备份参数和日志记录。
[0009]所述IO接口模块包含数字量输入电路和数字量输出电路，数字量输入电路满足NPN、PNP传感器输入；数字量输出电路输出类型为源极电源输出，具有负载短路保护功能。
[0010]主备切换模块与所述CPU控制模块电性连接，两台控制器级联时，通过外部开关设置主控制器和备用控制器；设置为主控制器时所有功能正常运行，设置为备用控制器时只接受信息不发出指令。
[0011]所述CPU控制模块、AD采集模块、通信模块以及主备切换模块与外部供电之间采用DCDC进行隔离，通信模块与外部设备之间采用芯片隔离，IO接口模块与外部采用光耦隔离，减少外部干扰对通信的影响。
[0012]所述主备切换模块与CPU控制模块、AD采集模块电性连接，主控制器与备用控制器级联时，主备切换模块输入状态互锁。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术解决了现有车载控制器国产化程度不高的问题，实现了所有软件代码自主可控。控制器所有芯片及连接器实现全国产化；
通信模块接口通过连接器集成，提高了客户使用的灵活性和兼容能力；控制器支持级联，主备切换提高了可靠性。
附图说明
[0014]图1是本专利技术一种支持级联主备切换的全国产化车载控制器的结构示意图。
实施方式
[0015]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步描述：
[0016]如图1所示，本专利技术提供一种支持级联主备切换的全国产化车载控制器，用于车体自动导引运动控制；从电路功能上可将全国产化车载控制器为五个功能模块，包括CPU控制模块、AD采集模块、通信模块、IO接口模块以及主备切换模块。所述全国产化车载控制器控制对象一般为AGV。
[0017] CPU控制模块选用全国产化CPU，使用国产嵌入式操作系统SylixOS进行控制软件的多任务调度，该系统任务切换时间短，运行稳定可靠，所有代码自主可控；CPU主控芯片为国产龙芯2K1000处理器，主频高达1GHz且接口众多，包含2路独立网口、6路485、1路232、2路CAN等通信接口，多路I/O接口，I/O接口的输出接口具备保护功能，使用SPI接口外扩AD/DA接口；控制软件集成多种通信协议和算法，完成车体的运动控制任务；通过状态指示灯实时显示CPU及各接口的运行状态。
[0018] AD采集模块包含模拟量调理电路和AD芯片电路，与所述CPU控制模块电性连接，用于将车体传感器输出的电压/电流信号（0~10V/0~20mA）进行调理，调理至0~3.3V之间，供AD芯片采集；所述AD采集模块输入为外部传感器的电流电压信号，经调理转换将信号发送至CPU控制模块；AD芯片工作在串行模式，支持8通道输入，所有通道采样吞吐速率为200ksps，将采集信息发送给CPU控制模块；模拟量调理电路信号差分输入，输入端接过压保护电路。
[0019]通信模块包含RS
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485、RS
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232、CAN、以太网通信电路以及RSSD电路，与所述CPU控制模块电性连接；所述RS
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485电路，最大数据通信速率10Mbps，用于与传感器、读卡器、遥控器等外部设备进行实时通讯；所述RS
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232电路，最大数据通讯速率120kbps，用于操作系统及软件程序烧写；所述CAN通信电路，最大数据通讯速率1Mbps，用于与舵轮驱动器通讯；所述千兆以太网通信电路，用于与上位机、工控机通讯；所述RSSD电路用于存储备份参数和日志记录。RS
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485、RS
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232、CAN通信电路通过数字隔离器与外部隔离，以太网通信电路通过变压器隔离。
[0020] IO接口模块包含数字量输入电路和数字量输出电路，与所述CPU控制模块电性连接；数字量输入电路用于接收数字量输入信号，支持NPN及PNP输入；数字量输出电路用于输出数字量信号，输出类型为源极电源输出，加可恢复保险丝进行保护。数字量输入输出电路均采用光耦隔离。
[0021]所述主备切换模块与CPU控制模块、AD采集模块电性连接，主控制器与备用控制器级联时，主备切换模块输入状态互锁。主备切换模块与所述CPU控制模块电性连接，两台控制器级联时，通过外部开关设置主控制器和备用控制器；设置为主控制器时所有功能正常运行，设置为备用控制器时CPU只接受信息不发出指令。
[0022]需要指出的是，本专利技术中涉及的部分电路为本领域公知电路，例如模拟量调理电路、AD芯片电路、RS
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485、RS
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232、CAN、以太网通信电路、RSSD电路、数字量输入电路、数字量输出电路等，在此不再累述。
[0023]本专利技术解决了现有车载控制器国产化程度不高的问题，实现了操作系统及软件代码自主可控。控制器所有芯片及连接器实现全国产化；通信模块接口通过连接器集成，提高了客户使用的灵活性和兼容能力；控制器支持级联，主备切换提高了可靠性。
[0024]此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持级联主备切换的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器包含CPU控制模块、AD采集模块、通信模块、IO接口模块以及主备切换模块；其中：所述CPU控制模块与所述AD采集模块、通信模块、IO接口模块以及主备切换模块电性连接；所述AD采集模块输入为外部传感器的电流电压信号，经调理转换将信号发送至CPU控制模块；所述通信模块用于CPU控制模块与外部上位机、工控机、驱动器、传感器、遥控器设备的通信以及存储备份参数和日志记录；所述IO接口模块包含数字量输入电路、数字量输出电路；所述主备切换模块由外部控制器主备切换开关控制。2.根据权利要求1所述的一种支持级联主备切换的车载控制器，其特征在于，所述AD采集模块包含模拟量调理电路和AD芯片电路；采样接口将采集到的数据发送给所述模拟量调理电路，经调理后，再发送给AD芯片电路；所述模拟量调理电路将输入的电压/电流信号调理为0~3.3V的电压信号；所述AD芯片电路，所有通道采样吞吐速率为200ksps，AD芯片工作在串行模式。3.根据权利要求1所述的一种支持级联主备切换的车载控制器，其特征在于，所述通信模块包含RS
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485、RS
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232、CAN、以太网通信电路以及RSS...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕沁，牛坤，刘鹏，饶彬，张燕枝，蔡博文，尤东昶，耿洪杨，齐卫红，张轶男，
申请(专利权)人：江苏金陵智造研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：