專利名稱：具運動控制核心與模塊界面的多工處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種多工處理器，特別是關(guān)于一種具有運動參數(shù)控制與邏輯控制程序輸出/輸入狀態(tài)的多工處理器。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)線上機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定度是工廠在大量生產(chǎn)物品時重要的因素，同時是企業(yè)保持長久發(fā)展的關(guān)鍵，如何兼顧機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定度以及產(chǎn)品品質(zhì)，是工廠活動中的重要內(nèi)容。 目前業(yè)界以x86電腦架構(gòu)為基礎(chǔ)(PC-BASED)的控制主機(jī)，是通過主機(jī)上的總線與運動控制卡或是其他控制卡(例如I/O控制卡)做連接，以完成所要的運動控制。由于控制主機(jī)與運動控制卡或其他控制卡是用總線做連接，因此控制主機(jī)的生產(chǎn)成本會提高，且控制主機(jī)的體積會較大，同時當(dāng)工具機(jī)遇到較大的震動時，控制主機(jī)容易造成誤訊號的傳遞。有鑒于此，在考量工具機(jī)的控制主機(jī)成本、體積以及穩(wěn)定度，一種能降低控制主機(jī)成本、縮小其體積并增加穩(wěn)定度的新型處理器，乃為業(yè)界極需發(fā)展研究的目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的即在于提供一種具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，提供一晶粒上的中央處理單元一邊運算，另一晶粒上的運動控制單元及邏輯控制單元同步依據(jù)程序，達(dá)成運動控制與時序控制來驅(qū)動裝置的動作。本實用新型的次一目的是在于提供一種具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，為提供同時執(zhí)行不同的程序以加速完成多件工作與多軸運動控制加工動作的處理器。本實用新型的另一目的是在于提供一種運動控制核心，能同時執(zhí)行不同的程序加速完成多件工作的多工處理器。本實用新型的又一目的是在于提供一塊多工處理器內(nèi)實現(xiàn)對稱多處理架構(gòu)，其能在進(jìn)行運動控制進(jìn)程的同時，又能并行執(zhí)行不同的進(jìn)程?？蛇_(dá)成上述實用新型目的的具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，包括具有多個晶粒以及具有與每一晶粒連接的連接元件的封裝基板，其中第一晶粒來做為即時控制端的中央處理單元，專門處理即時控制的程序，而第二晶粒嵌入運動控制單元與邏輯控制單元，所述運動控制單元執(zhí)行程序中的運動參數(shù)，所述邏輯控制單元則執(zhí)行程序中的邏輯控制參數(shù)，使第二晶粒同時執(zhí)行多工(multi-tasking)處理，以便能兼顧運動控制與時序 (順序)控制來驅(qū)動裝置的動作。較佳的，所述裝置為一驅(qū)動器，所述運動控制單元用來執(zhí)行程序，并產(chǎn)生運動參數(shù)，以作為驅(qū)動器運動控制的命令輸入。較佳的，所述邏輯控制單元亦解析程序中的邏輯控制參數(shù)，以執(zhí)行程序中的邏輯控制參數(shù)，以作為輸出/輸入的時序控制。較佳的，所述運動控制單元能連接邏輯控制單元來執(zhí)行邏輯控制時序，以設(shè)定所述邏輯控制單元的輸出/輸入時序，配合執(zhí)行運動控制參數(shù)以控制裝置的動作。較佳的，所述第一晶粒內(nèi)更包含用于處理視訊影像運算的視訊圖形陣列單元，或者用于網(wǎng)絡(luò)通訊運算的網(wǎng)絡(luò)通訊單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于1.本實用新型的運動控制單元及邏輯控制單元是整合在第二晶粒中，有別于現(xiàn)有的外接運動控制卡，因此有效降低整體生產(chǎn)成本。2.本實用新型的運動控制單元及邏輯控制單元是整合在第二晶粒中，有效簡化了現(xiàn)有架構(gòu)所需機(jī)構(gòu)件及固定件，有效縮小了工具機(jī)的控制主機(jī)體積。3.本實用新型的運動控制單元及邏輯控制單元是整合在第二晶粒中，免去了現(xiàn)有運動控制卡與總線接觸所產(chǎn)生的震動問題，有效提供了工具機(jī)的控制主機(jī)穩(wěn)定度。

圖1為本實用新型具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器的示意圖；說明組成本實用新型的基本元件；圖2為本實用新型程序傳送的流程示意圖；說明中央處理單元將解析程序傳送至運動控制單元；圖3為本實用新型程序傳送的流程示意圖；說明中央處理單元將解析程序傳送至邏輯控制單元；圖4為本實用新型程序傳送的流程示意圖；說明中央處理單元將解析程序傳送至運動控制單元，而運動控制單元產(chǎn)生運動參數(shù)傳送到邏輯控制單元進(jìn)而達(dá)成控制裝置動作；圖5為多工處理器的視訊圖形陣列處理視訊影像運算的一應(yīng)用封裝基板示意圖；圖6為多工處理器的網(wǎng)絡(luò)單元處理網(wǎng)絡(luò)通訊運算的一應(yīng)用封裝基板示意圖；以及圖7為多工處理器的視訊圖形陣列與網(wǎng)絡(luò)單元處理視訊影像與網(wǎng)絡(luò)通訊運算的一應(yīng)用封裝基板示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1至圖3，本實用新型所提供的具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器1，主要包括有多個晶粒以及具有與每一晶粒連接的連接元件4的封裝基板所組構(gòu)而成， 其中第一晶粒11來做為即時控制端的中央處理單元2，專門處理即時控制的程序，而第二晶粒12嵌入運動控制單元3與邏輯控制單元5，所述運動控制單元3執(zhí)行程序中的運動參數(shù)，所述邏輯控制單元5則執(zhí)行程序中的邏輯控制參數(shù)，使第二晶粒12同時執(zhí)行多工處理，以便能兼顧運動控制與時序控制來驅(qū)動裝置的動作。在圖1的多工處理器1中，包括一封裝基板、第一晶粒11以及第二晶粒12之間的連接元件4。所述封裝基板可提供晶粒設(shè)置，或晶粒之間的連接元件4裝設(shè)于其上、或進(jìn)而包含于封裝基板內(nèi)的被動元件、晶體管或者其他集成電路之間連接。在實施例中，額外的運動控制單元3 (運動控制功能電路)、邏輯控制單元5 (邏輯控制傳輸電路)可包含在同一晶粒中、或可被包含在同一封裝上分離的晶粒中，晶?？墒褂么蚓€接合技術(shù)或卷帶晶粒自動接合技術(shù)(TAB)來將晶粒連接至封裝基板上。在本實用新型所指多工處理器1是一雙晶粒核心處理器、或一多晶粒核心處理器、或一單一晶粒上包含兩個以上處理器。中央處理單元2是數(shù)據(jù)運算的晶粒核心，負(fù)責(zé)解析相關(guān)運動及控制數(shù)據(jù)，用以處理各類運算指令；運動控制單元3則依據(jù)前述中央處理單元2所解析的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運動路徑規(guī)劃及運動參數(shù)控制。而所述邏輯控制單元5執(zhí)行中央處理單元2解析的數(shù)據(jù)，并依時序控制切換程序輸入/輸出狀態(tài)，讓程序得以流暢的執(zhí)行。 如而在圖1中，中央處理單元2接收輸入進(jìn)來的程序，程序包含了基本控制命令及運動控制命令，基本控制命令是指使用者所下達(dá)的命令，運動控制命令則是指工具機(jī)的定位軸向、移動速度以及轉(zhuǎn)向角度等運動參數(shù)。本實用新型是將第二晶粒12中直接嵌入運動控制單元3與邏輯控制單元5，進(jìn)而驅(qū)動裝置的動作，而前述的裝置可以是驅(qū)動器(如馬達(dá))等元件，所述運動控制單元3用來執(zhí)行程序，并產(chǎn)生運動參數(shù)，以作為驅(qū)動器運動控制的命令輸入，所述邏輯控制單元5亦解析程序中的邏輯控制參數(shù)，以執(zhí)行程序中的邏輯控制參數(shù)，以作為輸出/輸入的時序控制， 使第二晶粒12具有同時執(zhí)行多工處理，以便能兼顧運動控制與時序控制來驅(qū)動裝置的動作。本實用新型的運動控制單元3與邏輯控制單元5除了可以各自獨立處理專責(zé)參數(shù)外， 運動控制單元3更能連接邏輯控制單元5來執(zhí)行邏輯控制時序，以設(shè)定所述邏輯控制單元5 的輸出/輸入時序控制，配合執(zhí)行運動控制參數(shù)以控制裝置的達(dá)成精密動作。故，通過本實用新型可進(jìn)行精密運動控制，而關(guān)于精密運動控制的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，舉凡半導(dǎo)體設(shè)備、 CNC工具機(jī)、產(chǎn)業(yè)機(jī)械等皆脫離不了運動控制單元3與邏輯控制單元5的范疇。本實用新型是應(yīng)用在PC-Based的運動控制系統(tǒng)，更是具有低成本、模塊化設(shè)計、增加系統(tǒng)彈性、降低維修困難度等優(yōu)點。如圖4所示，本實用新型的多工處理器1為實現(xiàn)對稱多處理架構(gòu)，其能在嵌入運動控制單元3與邏輯控制單元5的第二晶粒12進(jìn)行運動控制進(jìn)程及切換邏輯程序輸出/輸入的同時，又能在第一晶粒11并行執(zhí)行不同的程序。中央處理單元2負(fù)責(zé)處理基本控制命令，運動控制命令則由運動控制單元3來專責(zé)處理，而邏輯控制單元5用于執(zhí)行程序中的邏輯控制參數(shù)使程序流暢進(jìn)行，此種分工架構(gòu)有效減少中央處理單元2的運算負(fù)擔(dān)，并讓第二晶粒12同時執(zhí)行多工處理，以便能兼顧運動控制與時序控制來驅(qū)動裝置的動作，使得多工處理器1對于運動控制的運算更有效率。尤其因運動控制單元3與邏輯控制單元5的存在，有效地因應(yīng)了工具機(jī)的高速運動命令及反饋補(bǔ)償?shù)挠嬎悖瓿蛇\動控制與即時反應(yīng)需求，使得本實用新型的多工處理器1能更快速且彈性地變更的使用者需求，直接動態(tài)調(diào)整運動。圖5為多工處理器1上的視訊圖形陣列6處理視訊影像的運算的應(yīng)用實施方式， 所述封裝基板包含中央處理單元2、運動控制單元3以及邏輯控制單元5，其中第一晶粒11 內(nèi)更包含視訊圖形陣列6。視訊圖形陣列6是專門用以處理視訊影像的運算，當(dāng)輸入的程序中內(nèi)含視訊圖形數(shù)據(jù)的運算，皆由視訊圖形陣列6負(fù)責(zé)運算處理，可有效減少中央處理單元2的運算負(fù)擔(dān)，使得本實用新型運作更有效率。圖6為多工處理器1上的網(wǎng)絡(luò)單元7處理網(wǎng)絡(luò)通訊運算的應(yīng)用實施方式，所述網(wǎng)絡(luò)單元7是由一 Ethernet、或一 RS232、一 RS422、一 RS485、或一 CAN總線所構(gòu)成，是專門用以處理網(wǎng)絡(luò)通訊的運算，當(dāng)輸入的程序包含網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)時，其運算就由網(wǎng)絡(luò)單元7來專門處理，利用網(wǎng)絡(luò)單元7來做即時數(shù)據(jù)互通。圖7為多工處理器1上的視訊圖形陣列6與網(wǎng)絡(luò)單元7處理視訊影像與網(wǎng)絡(luò)通訊的運算，其顯示封裝基板包含中央處理單元2、運動控制單元3以及邏輯控制單元5，其中第一晶粒11內(nèi)更包含視訊圖形陣列6與網(wǎng)絡(luò)單元7，而視訊圖形陣列6與網(wǎng)絡(luò)單元7的功能如上所述，為一多處理架構(gòu)，其能在進(jìn)行運動控制進(jìn)程的同時，又能并行執(zhí)行視訊圖形數(shù)據(jù)的運算與處理網(wǎng)絡(luò)通訊的運算的進(jìn)程，以達(dá)多處理架構(gòu)功效的多工處理器1。實用新型所提供的具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器1，與其他現(xiàn)有技術(shù)相互比較時，更具有下列的優(yōu)點1.本實用新型的運動控制單元3及邏輯控制單元5是整合在第二晶粒12中，有別于現(xiàn)有的外接運動控制卡，因此有效降低整體生產(chǎn)成本。2.本實用新型的運動控制單元3及邏輯控制單元5是整合在第二晶粒12中，有效簡化了現(xiàn)有架構(gòu)所需機(jī)構(gòu)件及固定件，有效縮小了工具機(jī)的控制主機(jī)體積。3.本實用新型的運動控制單元3及邏輯控制單元5是整合在第二晶粒12中，免去了現(xiàn)有運動控制卡與總線接觸所產(chǎn)生的震動問題，有效提供了工具機(jī)的控制主機(jī)穩(wěn)定度。以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化， 或等效，但都將落入本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，具有多個晶粒以及具有與每一晶粒連接的連接元件的封裝基板，其特征在于，第一晶粒來做為即時控制端的中央處理單元，專門處理即時控制的程序，而第二晶粒嵌入運動控制單元與邏輯控制單元，所述運動控制單元執(zhí)行程序中的運動參數(shù)，所述邏輯控制單元則執(zhí)行程序中的邏輯控制參數(shù)，使第二晶粒同時執(zhí)行多工處理，以便兼顧運動控制與時序控制來驅(qū)動裝置的動作。
2.如權(quán)利要求1所述的具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，其特征在于，所述裝置為一驅(qū)動器。
3.如權(quán)利要求1所述的具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，其特征在于，所述運動控制單元連接邏輯控制單元來執(zhí)行邏輯控制時序，以設(shè)定所述邏輯控制單元的輸出/ 輸入時序，配合執(zhí)行運動控制參數(shù)以控制裝置的動作。
4.如權(quán)利要求1所述的具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，其特征在于，所述第一晶粒內(nèi)更包含用于處理視訊影像運算的視訊圖形陣列單元。
5.如權(quán)利要求1所述的具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，其特征在于，所述第一晶粒內(nèi)更包含有用于網(wǎng)絡(luò)通訊運算的網(wǎng)絡(luò)通訊單元。
專利摘要本實用新型公開一種具運動控制與邏輯控制核心的多工處理器，具有多個晶粒以及具有與每一晶粒連接的連接元件的封裝基板，其中第一晶粒來做為即時控制端的中央處理單元，專門處理即時控制的程序，而第二晶粒嵌入運動控制單元與邏輯控制單元，所述運動控制單元執(zhí)行程序中的運動參數(shù)，所述邏輯控制單元則執(zhí)行程序中的邏輯控制參數(shù)，使第二晶粒同時執(zhí)行多工處理，以便能兼顧運動控制與時序(順序)控制來驅(qū)動裝置的動作。
文檔編號G06F15/80GK202008661SQ20102063282
公開日2011年10月12日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者施正修 申請人:寶元數(shù)控精密股份有限公司