SPI總線擴(kuò)展PLC輸入點(diǎn)數(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曹鳳蓮，李 磊，周 平

(淮陰師范學(xué)院物理與電子電氣工程學(xué)院，江蘇 淮安 223300)

0 引言

可編程控制器(PLC)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、性能優(yōu)異和應(yīng)用方便等特點(diǎn)，尤其近年來(lái)通用開(kāi)發(fā)平臺(tái)與軟系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，使得PLC成為當(dāng)今用途最為廣泛的工業(yè)控制器，但是隨著應(yīng)用復(fù)雜度的提高，PLC的應(yīng)用瓶頸也開(kāi)始顯示出來(lái)，如EC10系列PLC主模塊輸入點(diǎn)數(shù)的范圍是16點(diǎn)到60點(diǎn)。主模塊以TMS470R1A288為控制核心，該芯片雖然有豐富的輸入點(diǎn)數(shù)資源，但是一部分輸入接口復(fù)用于控制和通訊功能之后，留作輸入點(diǎn)數(shù)的只有30點(diǎn)左右，對(duì)于大于30點(diǎn)的模塊必須考慮輸入點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展。在文獻(xiàn)［3］、［4］中，這樣復(fù)雜的控制采用多級(jí)PLC控制，將使整個(gè)控制系統(tǒng)復(fù)雜而不穩(wěn)定。如果在PLC主模塊中增加I/O端口數(shù)，將會(huì)減少使用PLC的級(jí)數(shù)，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。

本文提出了一種通過(guò)MCU的SPI總線與移位寄存器相結(jié)合擴(kuò)展16路輸入的設(shè)計(jì)方法。SPI總線模塊工作在Master方式下，向HC165提供同步時(shí)鐘輸入。在EC10系列主模塊中TMS470R1A288的SPI1用于主模塊與擴(kuò)展模塊I/O之間的通訊，SPI2用來(lái)擴(kuò)展主模塊本機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)。SPI的信號(hào)線SPI2SOMI(主入從出)用于擴(kuò)展輸入點(diǎn)數(shù)，連接HC165的串行輸出端。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 SPI總線時(shí)序選擇

SPI總線用于微處理器與外設(shè)或其它處理器之間的高速通訊，它的時(shí)鐘速度、數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度、時(shí)鐘模式可以靈活控制，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)長(zhǎng)度可編程的移位寄存器。SPI總線具有同步串行輸入和輸出接口，串行數(shù)據(jù)流在同步時(shí)鐘的作用下移入或移出設(shè)備，且數(shù)據(jù)位數(shù)和同步時(shí)鐘速率是可編程的。……