專(zhuān)利名稱(chēng)：基于串行外設(shè)協(xié)議的輸入/輸出擴(kuò)展板及其信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域,尤其涉及一種基于串行外設(shè)接口(SPI, Serial PeripheralInterface)協(xié)議的輸入/輸出(I/O, Input/Output)擴(kuò)展板及其信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
工控行業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)在高端應(yīng)用往往需要更多的輸入/輸出(1/0，Input/Output)端子來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外主流品牌變頻器或可編程邏輯控制器(PLC，Programmable Logic Controller)都是通過(guò)外選配I/O擴(kuò)展板來(lái)滿足在特殊應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)更多1/0端子的需求。傳統(tǒng)的1/0擴(kuò)展板的擴(kuò)展方式是預(yù)留主控板上CPU的1/0接口硬件資源，然而，此 類(lèi)I/o擴(kuò)展板比較僵化，硬件接口固定，擴(kuò)展資源受限，并且需要占用過(guò)多的主控板的CPU資源。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于SPI協(xié)議的1/0擴(kuò)展板及信號(hào)處理方法，用于解決I/o擴(kuò)展板擴(kuò)展資源受限的問(wèn)題，節(jié)省主控板的CPU資源。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供以下技術(shù)方案—種基于串行外設(shè)接口協(xié)議的輸入/輸出擴(kuò)展板，包括與主控板連接的串行外設(shè)接口 ；與外部端子連接的通訊接口 ；以及，分別與上述串行外設(shè)接口和上述通訊接口相連接的處理模塊，其中，上述處理模塊用于在上述通訊接口獲取到來(lái)自上述外部端子的信號(hào)時(shí)，將上述外部端子的信號(hào)處理為上述主控板能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式，并通過(guò)上述串行外設(shè)接口發(fā)送給上述主控板；在上述串行外設(shè)接口獲取到上述主控板下發(fā)的對(duì)上述外部端子的控制命令時(shí)，將上述主控板下發(fā)的對(duì)上述外部端子的控制命令處理為上述外部端子能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)，并通過(guò)上述通訊接口將上述邏輯信號(hào)發(fā)送至上述外部端子。一種應(yīng)用于與主控板及外部端子均相連的輸入/輸出擴(kuò)展板信號(hào)處理方法，包括:從與上述主控板連接的串行外設(shè)接口獲取上述主控板下發(fā)的對(duì)上述外部端子的控制命令；將上述控制命令處理為上述外部端子能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)；以及，通過(guò)上述通訊接口將上述邏輯信號(hào)發(fā)送至上述外部端子。由上可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例中1/0擴(kuò)展板采用SPI協(xié)議與主控板通訊，擴(kuò)展接口通用性強(qiáng)，解決了 I/o擴(kuò)展板擴(kuò)展資源受限的問(wèn)題，另外，1/0擴(kuò)展板有獨(dú)立的處理模塊，在獲取到來(lái)自外部端子的信號(hào)時(shí)，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯與運(yùn)算處理，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為主控板能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式后再發(fā)送給主控板，分擔(dān)了主控板CPU的部分運(yùn)算量，從而節(jié)省了主控板的CPU資源。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明提供的一種基于SPI協(xié)議的I/O擴(kuò)展板一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的一種信號(hào)處理方法一個(gè)實(shí)施例流程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于串行外設(shè)接口(SPI, Serial PeripheralInterface)協(xié)議的I/O擴(kuò)展板及信號(hào)處理方法。為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的一種基于SPI協(xié)議的I/O擴(kuò)展板進(jìn)行描述，請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中的I/o擴(kuò)展板10包括與主控板20連接的SPI接口 11 ;在本發(fā)明實(shí)施例中，SPI接口 11包括SPI_CLK(即時(shí)鐘)、SPI_CS(即片選)、SPI_DO(即輸出)和SPI-DI (即輸入)四根信號(hào)線；I/O擴(kuò)展板10通過(guò)SPI接口 11與主控板20連接，按照SPI協(xié)議同步與主控板20進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向傳輸。與外部端子30連接的通訊接口 12 ；本發(fā)明實(shí)施例中，I/O擴(kuò)展板10可以包含多個(gè)通訊接口 12，以實(shí)現(xiàn)與多個(gè)外部端子30的連接，從而實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)端子的擴(kuò)展功能，如實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量信號(hào)端子、可編程端子、繼電器端子、模擬量信號(hào)端子等擴(kuò)展功能，。分別與SPI接口 11和通訊接口 12連接的處理模塊13 ；其中，處理模塊13用于在通訊接口 12獲取到來(lái)自外部端子30的信號(hào)時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，即將外部端子30的信號(hào)處理為主控板20能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式，并通過(guò)SPI接口 11發(fā)送給主控板20 ；在本發(fā)明實(shí)施例中，處理模塊13可以通過(guò)通訊接口 12實(shí)時(shí)采集外部端子30上的信號(hào)，如反饋量信號(hào)、控制電平信號(hào)、脈沖信號(hào)等，或者，也可以由外部端子30主動(dòng)通過(guò)通訊接口 12將需要上報(bào)的信號(hào)，如反饋量信號(hào)、控制電平信號(hào)、脈沖信號(hào)、故障信號(hào)等發(fā)送至處理模塊13。處理模塊13在接收到來(lái)自外部端子30的信號(hào)時(shí)，若該信號(hào)不能夠被主控板20直接應(yīng)用，則對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理，即將該信號(hào)處理為主控板20能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式，之后通過(guò)SPI接口 11發(fā)送給主控板20。進(jìn)一步，若處理模塊13獲取到的來(lái)自外部端子13的信號(hào)為緊急故障信號(hào)，處理模塊13還可以替代主控板的CPU的部分功能，即在將該緊急故障信號(hào)通過(guò)SPI接口 11發(fā)送給主控板20的同時(shí)，向外部端子13輸出緊急動(dòng)作命令，如抱閘信號(hào)，以使觸發(fā)外部端子13輸出上述緊急故障信號(hào)的部件停止運(yùn)行，以便在最短時(shí)間內(nèi)減少故障帶來(lái)的損失。處理模塊13還用于在SPI接口 11獲取到主控板20下發(fā)的對(duì)外部端子30的控制命令時(shí)，對(duì)控制命令進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，將該控制命令處理為外部端子30能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)，并通過(guò)通訊接口 12向外部端子30輸出。在圖I所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，I/O擴(kuò)展板10還可以包括電源接口(圖中未示出)，該電源接口用于通過(guò)主控板20為I/O擴(kuò)展板10提供工作電源，在實(shí)際應(yīng)用中，I/O擴(kuò)展板10的電源接口可以通過(guò)連接器實(shí)現(xiàn)與主控板20對(duì)外預(yù)留的擴(kuò)展板電源接口的連接，也可以直接與主控板20對(duì)外預(yù)留的擴(kuò)展板電源接口對(duì)接，此處不作限定。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例 中也可以在I/O擴(kuò)展板10上設(shè)置獨(dú)立供電電路，由其為I/O擴(kuò)展板10提供獨(dú)立的工作電源，此處不作限定。在本發(fā)明實(shí)施例中，處理模塊13可以采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP，Digital SignalProcessing)搭建，當(dāng)然，也可以采用其它具備信號(hào)處理能力的處理器構(gòu)建，此處不作限定。由上可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例中I/O擴(kuò)展板10采用SPI協(xié)議與主控板20通訊，擴(kuò)展接口通用性強(qiáng)，解決了 I/o擴(kuò)展板10擴(kuò)展資源受限的問(wèn)題，另外，I/O擴(kuò)展板10有獨(dú)立的處理模塊，在獲取到來(lái)自外部端子的信號(hào)時(shí)，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為主控板20能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式后再發(fā)送給主控板20，分擔(dān)了主控板20中CPU的部分運(yùn)算量，從而節(jié)省了主控板20的CPU資源。并且，本發(fā)明實(shí)施例還可以根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇I/O擴(kuò)展板10中處理模塊13的CPU芯片，從而在滿足擴(kuò)展需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)資源最佳利用。下面對(duì)基于本發(fā)明實(shí)施例的I/O擴(kuò)展板的一種信號(hào)處理方法進(jìn)行描述，本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理方法應(yīng)用于與主控板及外部端子均相連的輸入/輸出擴(kuò)展板，其中，上述輸入/輸出擴(kuò)展板包括串行外設(shè)接口、通訊接口以及處理模塊，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的一種信號(hào)處理方法，包括201、從與主控板連接的SPI接口獲取該主控板下發(fā)的對(duì)外部端子的控制命令；本發(fā)明實(shí)施例中，主控板通過(guò)SPI接口與I/O擴(kuò)展板進(jìn)行通訊，當(dāng)需要對(duì)外部端子進(jìn)行控制時(shí)，主控板將對(duì)該外部端子的控制命令下發(fā)至I/o擴(kuò)展板。202、將上述控制命令處理為上述外部端子能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)；由于I/O擴(kuò)展板與主控板采用SPI協(xié)議進(jìn)行通訊，因此，當(dāng)I/O擴(kuò)展板接收到主控板下發(fā)的對(duì)上述外部端子的控制命令時(shí)，其將上述控制命令進(jìn)行處理，將上述控制命令轉(zhuǎn)化為上述外部端子能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)。203、通過(guò)上述通訊接口將上述邏輯信號(hào)發(fā)送至上述外部端子；I/O擴(kuò)展板通過(guò)與上述外部端子連接的通訊接口，向上述外部端子輸出步驟202處理得到的邏輯信號(hào)。進(jìn)一步，在本發(fā)明實(shí)施例中，I/O擴(kuò)展板還可以通過(guò)與外部端子連接的通訊接口實(shí)時(shí)采集外部端子上的信號(hào)(如反饋量信號(hào)、控制電平信號(hào)、脈沖信號(hào)等)，或者，外部端子也可以主動(dòng)將需要上報(bào)的信號(hào)(如反饋量信號(hào)、控制電平信號(hào)、脈沖信號(hào)、故障信號(hào)等)發(fā)送至I/o擴(kuò)展板，I/O擴(kuò)展板在接收到來(lái)自上述外部端子的信號(hào)時(shí)，若該信號(hào)不能夠被主控板直接應(yīng)用，則對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理，將該信號(hào)處理為主控板能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式，之后通過(guò)SPI接口發(fā)送給上述主控板。進(jìn)一步，若I/O擴(kuò)展板獲取到的來(lái)自外部端子的信號(hào)為緊急故障信號(hào)，則I/o擴(kuò)展板還可以替代主控板的CPU的部分功能，在將該緊急故障信號(hào)通過(guò)SPI接口發(fā)送給主控板的同時(shí)，向上述外部端子輸出緊急動(dòng)作命令(如抱閘信號(hào))，以使觸發(fā)該外部端子輸出上述緊急故障信號(hào)的部件停止運(yùn)行，以便在最短時(shí)間內(nèi)減少故障所帶來(lái)的損失。本發(fā)明實(shí)施例中的I/O擴(kuò)展板可以獨(dú)立供電，也可以由主控板為其提供工作電源，此處不作限定。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的I/O擴(kuò)展板可以如上述裝置實(shí)施例中的I/O擴(kuò)展板10，可以用于實(shí)現(xiàn)上述裝置實(shí)施例中的全部技術(shù)方案，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程可參照上述實(shí)施例中的相關(guān)描述，此處不再贅述。 由上可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例中I/O擴(kuò)展板采用SPI協(xié)議與主控板通訊，擴(kuò)展接口通用性強(qiáng)，解決了 I/O擴(kuò)展板擴(kuò)展資源受限的問(wèn)題，另外，I/O擴(kuò)展板有獨(dú)立的處理模塊，在獲取到來(lái)自外部端子的信號(hào)時(shí)，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯與運(yùn)算處理，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為主控板能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式后再發(fā)送給主控板，分擔(dān)了主控板CPU的部分運(yùn)算量，從而節(jié)省了主控板的CPU資源。并且，本發(fā)明實(shí)施例還可以根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇I/O擴(kuò)展板處理模塊中的(PU芯片，從而在滿足擴(kuò)展需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)資源最佳利用。需要說(shuō)明的是，對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)便描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說(shuō)明書(shū)中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作和模塊并不一定都是本發(fā)明所必須的。在上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述的部分，可以參見(jiàn)其它實(shí)施例的相關(guān)描述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例中的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán)等。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于SPI協(xié)議的I/O擴(kuò)展板及信號(hào)處理方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施例方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于串行外設(shè)接口協(xié)議的輸入/輸出擴(kuò)展板，其特征在于，包括 與主控板連接的串行外設(shè)接口； 與外部端子連接的通訊接口 ；以及， 分別與所述串行外設(shè)接口和所述通訊接口相連接的處理模塊，其中，所述處理模塊用于: 在所述通訊接口獲取到來(lái)自所述外部端子的信號(hào)時(shí)，將所述外部端子的信號(hào)處理為所述主控板能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式，并通過(guò)所述串行外設(shè)接口發(fā)送給所述主控板； 在所述串行外設(shè)接口獲取到所述主控板下發(fā)的對(duì)所述外部端子的控制命令時(shí)，將所述主控板下發(fā)的對(duì)所述外部端子的控制命令處理為所述外部端子能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)，并通過(guò)所述通訊接口將所述邏輯信號(hào)發(fā)送至所述外部端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸入/輸出擴(kuò)展板，其特征在于， 所述輸入/輸出擴(kuò)展板還包括電源接口，用于通過(guò)所述主控板為所述輸入/輸出擴(kuò)展板提供工作電源，其中，所述電源接口與所述主控板對(duì)外預(yù)留的擴(kuò)展板電源接口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的輸入/輸出擴(kuò)展板，其特征在于， 所述處理模塊還用于 若獲取到的來(lái)自所述外部端子的信號(hào)為緊急故障信號(hào)，則向所述外部端子輸出緊急動(dòng)作命令，以使與所述外部端子連接的當(dāng)前發(fā)生故障的部件停止運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的輸入/輸出擴(kuò)展板，其特征在于， 所述處理模塊為數(shù)字信號(hào)處理器。
5.一種信號(hào)處理方法，應(yīng)用于與主控板及外部端子均相連的輸入/輸出擴(kuò)展板，其特征在于，所述輸入/輸出擴(kuò)展板包括串行外設(shè)接口、通訊接口以及處理模塊，所述信號(hào)處理方法包括 從與所述主控板連接的串行外設(shè)接口獲取所述主控板下發(fā)的對(duì)所述外部端子的控制命令； 將所述控制命令處理為所述外部端子能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)；以及， 通過(guò)所述通訊接口將所述邏輯信號(hào)發(fā)送至所述外部端子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)處理方法，其特征在于， 所述信號(hào)處理方法還包括 在所述通訊接口獲取到來(lái)自所述外部端子的信號(hào)時(shí)，將所述外部端子的信號(hào)處理為所述主控板能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式；以及 通過(guò)所述串行外設(shè)接口將對(duì)所述外部端子的信號(hào)進(jìn)行處理后得到的信號(hào)發(fā)送給所述主控板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于， 所述信號(hào)處理方法還包括 當(dāng)獲取到的來(lái)自所述外部端子的信號(hào)為緊急故障信號(hào)時(shí)，向所述外部端子輸出緊急動(dòng)作命令，以使觸發(fā)所述外部端子輸出所述緊急故障信號(hào)的部件停止運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于串行外設(shè)協(xié)議的輸入/輸出擴(kuò)展板及其信號(hào)處理方法，其中，基于串行外設(shè)協(xié)議的輸入/輸出擴(kuò)展板包括與主控板連接的串行外設(shè)接口；與外部端子連接的通訊接口；以及，分別與串行外設(shè)接口和所述通訊接口相連接的處理模塊，其中，所述處理模塊用于在通訊接口獲取到來(lái)自外部端子的信號(hào)時(shí)，將外部端子的信號(hào)處理為主控板能夠直接應(yīng)用的信號(hào)格式，并通過(guò)串行外設(shè)接口發(fā)送給主控板；在串行外設(shè)接口獲取到主控板下發(fā)的對(duì)外部端子的控制命令時(shí)，將主控板下發(fā)的對(duì)外部端子的控制命令處理為外部端子能夠直接應(yīng)用的邏輯信號(hào)，并通過(guò)通訊接口將所述邏輯信號(hào)發(fā)送至外部端子。本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠有效節(jié)省主控板的CPU資源。
文檔編號(hào)G06F13/20GK102902645SQ201210315108
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者劉仁專(zhuān) 申請(qǐng)人:深圳市英威騰電氣股份有限公司