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        多微處理器CNC裝置的典型結構

        時間: 2021-05-31    作者:admin 點擊: ( 40 ) 次

        多微處理器結構的CNC裝置多為模塊化結構,通常采用共享總線和共享存儲器兩種典型結構實現模塊間的互聯與通信。

        共享總線結構:以系統總線為中心的多微處理器CNC裝置,把組成CNC裝置的各個功能部件劃分為帶有CPU或DMA器件的主模塊和不帶CPU或DMA器件的從模塊(如各種RAM、ROM模塊、I/O模塊)兩大類。所有主、從模塊都插在配有總線插座的機柜內,共亭標準系統總線。系統總線的作用是把各個模塊有效地連接在一起,按照標準協議交換各種數據和控制信息,構成完整的系統,實現各種預定的功能。

        共享存儲器結構:采用多端口存儲器來實現各CPU之間的互連和通信,每個端口都配有一套數據、地址、控制線,以供端口訪問,由專門的多端口控制邏輯電路解決訪問的沖突。但這種方式由于同一時刻只能有一個微處理器對多端口存儲器讀/寫,所以功能復雜。當要求微處理器數量增多時,會因爭用共享存儲器而造成信息傳輸的阻塞,降低系統效率,因此擴展功能很困難。

        1)共享總線結構

        在系統中只有主模塊有權控制和使用系統總線。同一時刻只能由一個主模塊占有總線,通過仲裁電路裁決各主模塊同時請求系統總線的競爭,按承擔任務的重要程度預先安排好各主模塊的優先級別或高低順序??偩€仲裁的目的就是在各主模塊爭用總線時,判別出各模塊優先級的高低。支持多微處理器系統的總線都設計有總線仲裁機構,通常有串行方式和并行方式兩種裁決方式。在串行總線裁決方式中,優先權的排列是按鏈接位置決定的。某個主模塊只有在前面優先權更高的主模塊不占用總線時,才可使用總線,同時通知其后優先權較低的主模塊不得使用總線。在并行

        總線裁決的方式中,要配置專用邏輯電路來解決主模塊的判優問題,通常采用優先權編碼方案。

        結構模塊之間的通信主要依靠存儲器來實現,大部分系統采用公共存儲器方式。公共存儲器直接插在系統總線上,供任意兩個主模塊交換信息,有總線使用權的主模塊都能訪問,使用公共存儲器的通信雙方都要占用系統總線。

        支持這種系統結構的總線有:STDBUS(支持8位和16位字長),MultiBUS(I型可支持l6位字長,H型可支持32位字長)、S-100BUS(可支持16位字長)、VERSABUS(可支持32位字長)以及VMEBUS(可支持32位字長)等。制造廠為這類總線提供各種型號規格的OEM(OriginalEquipmentManufacture)產品,包括主模塊和從模塊,由用戶選用。

        分布式總線結構;各微處理器之間均通過一條外部的通信鏈路連接在一起,它們相互之間的聯系及對共享資源的使用都要通過網絡技術來實現。

        主從式總線結構:有一個微處理器稱為主控微處理器,其他則稱為從微處理器,各微處理器都是完整獨立的系統。只有主控微處理器能控制總線,并訪問總線上的資源,主微處理器通過該總線對從微處理器進行控制、監視,并協調多個微處理器系統的操作;從微處理器只能被動地執行主微處理器發來的命令,或完成一些特定的功能,不可能與主微處理器一起進行系統的決策和規劃等工作,一般不能訪問系統總線上的資源。主、從微處理器的通信可以通過LO接口進行應答,也可以用雙端RAM技術來進行,即通信的雙方都通過自己的總線讀寫同一個存儲器。

        總線式多主CPU結構:如圖2-9所示,由一條并行主總線連接著多個微處理器系統,每個CPU可以直接訪問所有系統資源,包括并行總線、總線上的系統存儲器及IO接口,同時還允許自由而獨立地使用所有資源,諸如局部存儲器、局部LO接口等。各微處理器從邏輯上分不出主從關系,為解決多個主CPU爭用并行總線的問題,在這樣的系統中有一個總線仲裁器,為各CPU分配了總線優先級別,每一時刻,只有總線優先級較高的CPU可以使用并行總線。

        2)共亨存儲器結構

        共享存儲器的多CPU數控系統,功能模塊之間通過公用存儲器連接耦合在一起。共3個CPU,CPU1為中央處理器,其任務是進行程序的編制、譯碼、刀具和機床參數的輸入。此外,作為主處理器,它還控制CPU2和CPU3,并與之交換信息。CPU2為CRT顯示處理機,它的任務是根據CPUI的指令和顯示數據,在顯示緩沖區中組成畫面數據,通過CRT控制器、字符發生器和移位寄存器,顯示數據串行送到視頻電路進行顯示。此外,它還定時掃描鍵盤和倍率開關狀態,并送CPUI進行處理。CPU3為插補處理機,它完成的工作是插補運算、位置控制、機床輸入/輸出接口和串行口控制。CPU3根據CPU1的命令及預處理結果,進行直線和圓弧插補。它定時接收各軸的實際位置,并根據插補運算結果,計算各軸的跟隨誤差,以得到速度指令值,經DA轉換數控模擬電壓到各伺服單元。CPUl對CPU2和CPU3的控制是通過中斷實現的。


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