在多微处理机组成的CNC装置中,可以根据具体情况合理划分其功能模块,一般来说,基本由CNC管理模块、CNC插补模块、位置控制模块、PC模块、操作和控制数据输入输出和显示模块、存储器模块这6种功能模块组成,若需要扩充功能,再增加相应的模块。这些模块之间互连与通信是在机柜内耦合,典型的有共享总线和共享存储器两类结构。
(1)共享总线结构。以系统总线为中心的多微处理机CNC装置,把组成CNC器件的各种RAM/ROM或I/O从模块两大类。所有主、从模块都插在配有总线插座的机柜内,共享严格设计定义的标准系统总线。系统总线的作用是把各个模块有效地连接在一起,按照要求交换各种数据和控制信息,构成一个完整的系统,实现各种预定的功能。
在系统中只有主模块有权控制使用系统总线。由于某一时刻只能由一个主模块占有总线,必须要有仲裁电路来裁决多个主模块同时请求使用系统总线的竞争,每个主模块按其担负任务的重要程度已预先安排好优先级别的顺序。总线仲裁的目的,也就是在它们争用总线时,判别出各模块优先权的高低。
这种结构模块之间的通信,主要依靠存储器来实现。大部分系统采取公共存储器方式。公共存储器直接插在系统总线上,有总线使用权的住模块都能访问。使用公共存储器的通信方式双方都要占用系统总线,可供任意两个主模块交换信息。
图3-4是多微处理机共享总线结构。这种结构中的多微处理机共享总线时会引起“竞争”,使信息传输率降低,总线一旦出现故障,会影响全局。但因其结构简单,系统配置灵活,无源总线造价低等优点而常被采用。
图3-4 多微处理器共享总线结构框图
(2)共享存储器结构。这种多微处理机结构,采用多端口存储器来实现各微处理机之间的互联和通信。由多端口控制逻辑电路来解决访问冲突。由于同一时刻只能有一个微处理机对多端口存储器读或写,所以功能复杂而要求微处理机数量增多时,会因争用共享而造成信息传输的阻塞,降低系统效率,因此扩展功能很困难。
图3-5是一个双端口存储器结构框图,它配有两套数据、地址和控制线,可供两个端口访问,访问优先权预先安排好。两个端口同时访问时,由内部硬件裁由内部硬件裁决其中一个端口优先访问。
图3-6是多微处理机共享存储器结构框图。
图3-5 双端口存储器结构框图 图3-6 多微处理机共享存储器结构框图