一種基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端，中央處理器的數(shù)據(jù)輸入端口SPI接口與AD轉(zhuǎn)換器連接，讀取AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過來數(shù)據(jù)；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口UART接口與LCD液晶顯示的控制單片機的UART連接進行數(shù)據(jù)通訊；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口SPI接口通過NEC28J60芯片建立TCP/IP端口，通過TCP/IP端口將采集到的數(shù)據(jù)由以太網(wǎng)傳送至服務器；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口UART接口與RS485的電平轉(zhuǎn)換芯片連接，建立RS485的通信接口，中央處理器通過RS485端口且使用Modbus/RTU協(xié)議將AD所采集的數(shù)據(jù)傳送至上位監(jiān)控系統(tǒng)通信，并接受由上位監(jiān)控系統(tǒng)所發(fā)來的信息。本發(fā)明解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集終端所采集數(shù)據(jù)的實時性、準確性和可靠性較差的問題。
【專利說明】一種基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集終端，特別涉及一種基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)采用各種通訊技術(shù)的數(shù)據(jù)采集終端，這類具有數(shù)據(jù)采集和通訊功能的采集終端，被廣泛運用于電力、石油、化工、冶金、鋼鐵、交通等各個行業(yè)。現(xiàn)場信號通過數(shù)據(jù)采集進行連續(xù)采集和處理后，需要通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡傳送至上位監(jiān)控系統(tǒng)。
[0003]隨著計算機、電子、自動化、網(wǎng)絡與通信等技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡化、智能化、數(shù)字化的分布式控制系統(tǒng)得到了廣泛應用，這就對最底層的數(shù)據(jù)采集終端數(shù)據(jù)的實時性，準確性和可靠性提出了更高的要求。而目前大部分數(shù)據(jù)采集終端都存在處理能力有限，實時性、可靠性較差的問題。近年來，嵌入式技術(shù)得到了迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)能夠很好地適應數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積及功耗等方面的嚴格要求，以高性能嵌入式微處理器為核心所研制的新一代數(shù)據(jù)采集終端有很好的市場前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是針對現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集終端所采集數(shù)據(jù)的實時性，準確性和可靠性較差的問題，提出了一種基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端，采用ARM+xDSP內(nèi)核的單片機和嵌入式操作系統(tǒng)以及可靠的通信模塊和通信協(xié)議，提高了數(shù)據(jù)采集終端的可靠性、實時性，準確性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端，包括中央處理器、AD轉(zhuǎn)換器、通信模塊、TFTIXD液晶顯示、晶振和電源接口，中央處理器的數(shù)據(jù)輸入端口 SPI接口與AD轉(zhuǎn)換器連接，讀取AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過來數(shù)據(jù)；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 UART接口與IXD液晶顯示的控制單片機的UART連接進行數(shù)據(jù)通訊；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 SPI接口通過NEC28J60芯片建立TCP/IP端口，通過TCP/IP端口將采集到的數(shù)據(jù)由以太網(wǎng)傳送至服務器；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 UART接口與RS485的電平轉(zhuǎn)換芯片連接，建立RS485的通信接口，中央處理器通過RS485端口且使用Modbus/RTU協(xié)議將AD所采集的數(shù)據(jù)傳送至上位監(jiān)控系統(tǒng)通信，并接收由上位監(jiān)控系統(tǒng)所發(fā)來的信息；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口UART接口與RS232的電平轉(zhuǎn)換芯片連接，建立RS232的通信接口，中央處理器通過RS232與PC機相連接，用來進行對從站設備的調(diào)試。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端，通過以太網(wǎng)通信接口以Modbus/TCP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔槐O(jiān)控系統(tǒng)，或者通過RS485 Modbus串行鏈路的RTU模式傳送給上位監(jiān)控系統(tǒng)，或者通過CAN總線將數(shù)據(jù)傳送給上位監(jiān)控系統(tǒng)。解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集終端所采集數(shù)據(jù)的實時性，準確性和可靠性較差的問題；結(jié)構(gòu)簡單，成本低，最重要的是該數(shù)據(jù)采集終端實時性高，可靠性好，功耗低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明所使用的Mobus RTU和Mobus TCP通信協(xié)議模型圖；
圖3為本發(fā)明所使用的Mobus RTU通信協(xié)議從站程序流程圖。

【具體實施方式】
[0008]如圖1所示基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括中央處理器、AD轉(zhuǎn)換器、通信模塊、TFTIXD液晶顯示、晶振和電源接口。
[0009]所述的中央處理器選用XN12L612單片機。XN12L612單片機是內(nèi)嵌ARM Cortex ?MO核的32位高性能微控制器。它采用ARM+xDSP架構(gòu)。其中內(nèi)核最高工作頻率可達10MHz，內(nèi)置xDSP引擎支持32位硬件除法運算，CORDIC運算和濾波運算。而且?guī)в胸S富外設，如高速12位的ADC (12通道)，10位的DAC，4個UART串口，SPI/QSPI接口，TWS總線接口，4個通用計數(shù)器/定時器，32位RTC，精度1%的內(nèi)部晶振，高達55個通用輸入輸出口。
[0010]所述的中央處理器的數(shù)據(jù)輸入端口 SPI接口與外接16位的AD7606連接，讀取AD轉(zhuǎn)換過來數(shù)據(jù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進行相應的處理。
[0011]所述中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 UART接口與TFTIXD液晶顯示的控制單片機的UART連接進行數(shù)據(jù)傳送，用于顯示。
[0012]所述中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 SPI接口通過NEC28J60芯片建立TCP/IP端口，使得所述中央處理器可以通過Modbus TCP協(xié)議與上位機通信，發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0013]如圖2所示所使用的Mobus RTU和Mobus TCP通信協(xié)議模型圖，可通過以太網(wǎng)口使用Modbus/TCP協(xié)議將所采集到的數(shù)據(jù)傳送至服務器，也可通過RS485使用Modbus RTU協(xié)議將作為從站的數(shù)據(jù)采集器所采集到的數(shù)據(jù)傳送至上位機。
[0014]所述中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 UART接口與RS485和RS232的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232和MAX3485連接，這樣就做成了 RS232和RS485的通信接口，使用RS485通信接口，使得所述中央處理器可以與上位監(jiān)控系統(tǒng)通信，發(fā)送數(shù)據(jù)使用RS232通信接口，使得所屬中央處理器可以與PC連接，可以方便對從站設備進行調(diào)試。
[0015]如圖3所示所使用的Mobus RTU通信協(xié)議從站程序流程圖。首先需要對串口進行初始化，如設置波特率、數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位等，然后調(diào)用串口接收命令讀取主站(上位機)發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀，并判斷接收到的數(shù)據(jù)幀中的地址與本機是否相符，如果不符，直接結(jié)束，否則對數(shù)據(jù)幀進行CRC校驗。當校驗正確的時候就可以根據(jù)相應的功能代碼調(diào)用對應的函數(shù)去執(zhí)行功能操作，然后向主站返回一個應答幀結(jié)束，否則向主站返回一個錯誤信息的應答幀。
[0016]電源接口通過外界直流供電器，在內(nèi)部通過電壓轉(zhuǎn)換電路為所述中央處理器和數(shù)字電路供電。
[0017]本發(fā)明考慮長期無人值守，雖然在室內(nèi)，環(huán)境復雜，結(jié)構(gòu)件采用IP54規(guī)范，防塵防水，PCB版設計留有測試點，方便開發(fā)調(diào)試與程序燒錄；并且，考慮用戶可能無意磕碰，SMT貼裝打膠，保證器件的焊接可靠性。設計考慮系統(tǒng)長期工作，盡量處于睡眠模式，降低功耗的同時，也減少器件的老化。同時，設計watchdog機制,保證系統(tǒng)的自恢復能力。
【權(quán)利要求】
1.一種基于嵌入式的數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于，包括中央處理器、AD轉(zhuǎn)換器、通信模塊、TFTIXD液晶顯示、晶振和電源接口，中央處理器的數(shù)據(jù)輸入端口 SPI接口與AD轉(zhuǎn)換器連接，讀取AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過來數(shù)據(jù)；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 UART接口與IXD液晶顯示的控制單片機的UART連接進行數(shù)據(jù)通訊；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 SPI接口通過NEC28J60芯片建立TCP/IP端口，通過TCP/IP端口將采集到的數(shù)據(jù)由以太網(wǎng)傳送至服務器；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 UART接口與RS485的電平轉(zhuǎn)換芯片連接，建立RS485的通信接口，中央處理器通過RS485端口且使用Modbus/RTU協(xié)議將AD所采集的數(shù)據(jù)傳送至上位監(jiān)控系統(tǒng)通信,并接收由上位監(jiān)控系統(tǒng)所發(fā)來的信息；中央處理器的數(shù)據(jù)輸出端口 UART接口與RS232的電平轉(zhuǎn)換芯片連接，建立RS232的通信接口，中央處理器通過RS232與PC機相連接，用來進行對從站設備的調(diào)試。
【文檔編號】G06F13/40GK104239263SQ201410512697
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】彭道剛, 宋磊, 張 浩, 錢玉良, 王科龍, 趙斌斌, 楊同帥 申請人:上海電力學院