一種數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)及其升級方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，處理單元與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)備份模塊、通信模塊、升級模塊連接；處理單元為帶有內(nèi)部定時器的MCU，并且?guī)в蠥DC接口、I2C接口、SPI接口、外部總線接口和網(wǎng)絡控制器接口；其方法為處理單元通過判斷接收的命令類型使能升級模塊中的備份存儲器；將通信模塊接收的升級程序數(shù)據(jù)通過處理單元寫入備份存儲器；失能主程序存儲器并復位處理單元；升級程序數(shù)據(jù)以程序的形式從備份存儲器中調(diào)用到處理單元的內(nèi)存中運行。本發(fā)明使用了多種數(shù)據(jù)采集模式、擴展了數(shù)據(jù)采集模式和方法，增強了系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集方法的多樣性；在硬件設備不變的情況下對系統(tǒng)進行在線升級操作，減少了更新系統(tǒng)所需的人力和物力成本。
【專利說明】一種數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)及其升級方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)和方法，具體涉及通過遠程采集數(shù)據(jù)、備份數(shù)據(jù)和遠程升級的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機技術(shù)和工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，采集傳感器數(shù)據(jù)就成了工業(yè)設備中不可缺少的組成部分，當前的數(shù)據(jù)采集方法和模式相對單一，遠遠跟不上傳感器種類的發(fā)展，大大制約了數(shù)據(jù)采集的模式和總體性能。
[0003]對于采集來的數(shù)據(jù)，當前的做法是直接進行采集數(shù)據(jù)的處理和傳輸，這樣一旦數(shù)據(jù)丟失，會造成比較嚴重的后果。另外直接應用采集數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)安全方面也存在一定的隱患，降低整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0004]目前的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，只能通過人工對設備進行升級和維護，不能實現(xiàn)遠程升級，增加了設備升級和維護的難度和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種通過遠程采集數(shù)據(jù)、備份數(shù)據(jù)和遠程升級的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，包括:處理單元與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)備份模塊、通信模塊、升級模塊連接；所述處理單元為帶有內(nèi)部定時器的MCU，并且?guī)в蠥DC接口、I2C接口、SPI接口、外部總線接口和網(wǎng)絡控制器接口 ；所述數(shù)據(jù)備份模塊為多個存儲器或存儲設備；通信模塊包括有/無線網(wǎng)絡接口。
[0006]所述升級模塊為2個程序存儲器。
[0007]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個模擬傳感器和數(shù)字傳感器；所述數(shù)字傳感器與處理單元的I2C接口或SPI接口連接；所述模擬傳感器通過運算放大器與MCU的ADC接口連接。
[0008]一種數(shù)據(jù)采集通信方法包括以下步驟:
[0009]處理單元接收通信模塊的遠程命令并判斷其命令類型；如果命令為遠程升級操作命令，則使能升級模塊中的備份程序存儲器；如果不是遠程升級操作命令，則根據(jù)遠程命令內(nèi)容進行相應處理；
[0010]使能備份程序存儲器后，將通信模塊接收的升級程序數(shù)據(jù)通過處理單元寫入備份程序存儲器；判斷備份程序存儲器和主程序存儲器在總線上是否沖突；如果沖突，則等待；如果不沖突，則失能主程序存儲器并復位處理單元；升級程序數(shù)據(jù)以程序的形式從備份程序存儲器中調(diào)用到處理單元的內(nèi)存中運行。
[0011]所述遠程命令的幀格式包括:命令頭、命令號、傳感器號、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容和校驗。
[0012]所述判斷備份程序存儲器和主程序存儲器在總線上是否沖突包括:如果主程序存儲器在一個或幾個時鐘周期中沒有同時收到處理單元的讀信號OE和寫信號WE的請求，則備份程序存儲器和主程序存儲器在總線上無沖突；如果主程序存儲器在一個或幾個時鐘周期中收到處理單元的讀信號OE或?qū)懶盘朩E的請求，則備份程序存儲器和主程序存儲器在總線上有沖突。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點:
[0014]1.本發(fā)明使用了多種模式數(shù)據(jù)采集技術(shù)、擴展了數(shù)據(jù)采集的模式和方法，增強了系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集方法的多樣性。
[0015]2.采用數(shù)據(jù)備份技術(shù)對采集來的數(shù)據(jù)進行備份，經(jīng)過加密和解密處理增強了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。
[0016]3.利用系統(tǒng)升級和網(wǎng)絡通信技術(shù)，在硬件設備不變的情況下對系統(tǒng)進行在線升級操作，減少了更新系統(tǒng)所需的人力和物力成本。
[0017]4.通過運算放大器電路得到縮小后的傳感器信號，與單級運放電路相比，本說明中的運放電路采用前級放大，后級跟隨的策略，增強了縮小后信號的穩(wěn)定性，同時增加多個二極管保護電路，增強了電路的安全性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2為處理單元的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3為采集模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖4為數(shù)據(jù)備份模塊的示意圖；
[0022]圖5為升級模塊的示意圖；
[0023]圖6為通信模塊的連接示意圖；
[0024]圖7為運算放大器電路示意圖；
[0025]圖8為數(shù)據(jù)采集通信方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0027]附圖1-6是數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)的一個實施例。如圖1所示，整個系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集模塊1、數(shù)據(jù)備份模塊2、處理單元3、通信模4塊和升級模塊5五部分組成。處理單元3是整個系統(tǒng)的大腦，他接收采集模塊I采集來的數(shù)據(jù)、并操作數(shù)據(jù)備份模塊2進行數(shù)據(jù)備份，通過通信模塊4對采集來的數(shù)據(jù)進行傳輸。處理單元3具體結(jié)構(gòu)由圖2所示，處理單元3是一個帶有ADC接口 6、I2C接口 7、SPI接口 8、定時器10、外部總線接口 11和網(wǎng)絡控制器接口 12的處理器9。只要滿足接口條件，可以選擇單片機、ARM、DSP作為處理器。
[0028]處理單元接收通信模塊的遠程命令，整個命令格式有命令頭、命令號、設備號、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容和校驗和五部分組成。命令頭作為幀格式的開頭，用于通知接收方一個完整幀的開始。命令號指示了命令的類型，處理單元可以通過命令類型進行相關的操作，傳感器號是一個設備中多個傳感器的編號，根據(jù)傳感器編號可以對不同的設備中的傳感器進行操作。數(shù)據(jù)長度是要傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)內(nèi)容為傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息或遠程更新程序數(shù)據(jù)。校驗和是命令幀的結(jié)尾，是接收端判斷命令幀傳輸正確的依據(jù)，校驗和采取了命令頭、命令號、設備號、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容加和的方式。命令幀格式見表I。
[0029]表I[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，其特征在于:處理單元(3)與數(shù)據(jù)采集模塊(I)、數(shù)據(jù)備份模塊(2)、通信模塊(4)、升級模塊(5)連接；所述處理單元(3)為帶有內(nèi)部定時器的MCU，并且?guī)в蠥DC接口、I2C接口、SPI接口、外部總線接口和網(wǎng)絡控制器接口 ；所述數(shù)據(jù)備份模塊(2)為多個存儲器或存儲設備；通信模塊(4)包括有/無線網(wǎng)絡接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，其特征在于:所述升級模塊(5)為2個程序存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模塊(I)包括多個模擬傳感器和數(shù)字傳感器；所述數(shù)字傳感器與處理單元(3)的I2C接口或SPI接口連接；所述模擬傳感器通過運算放大器與MCU的ADC接口連接。
4.一種數(shù)據(jù)采集通信方法，其特征在于包括以下步驟: 處理單元(3)接收通信模塊(4)的遠程命令并判斷其命令類型；如果命令為遠程升級操作命令，則使能升級模塊中的備份程序存儲器(20 );如果不是遠程升級操作命令，則根據(jù)遠程命令內(nèi)容進行相應處理； 使能備份程序存儲器(20)后，將通信模塊(4)接收的升級程序數(shù)據(jù)通過處理單元(3)寫入備份程序存儲器(20);判斷備份程序存儲器(20)和主程序存儲器(19)在總線上是否沖突；如果沖突，則等待；如果不沖突，則失能主程序存儲器(19)并復位處理單元(3);升級程序數(shù)據(jù)以程序的形式從備份程序存儲器(20)中調(diào)用到處理單元(3)的內(nèi)存中運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)據(jù)采集通信方法，其特征在于:所述遠程命令的幀格式包括:命令頭、命令號、傳感器號、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容和校驗。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)據(jù)采集通信方法，其特征在于:所述判斷備份程序存儲器(20)和主程序存儲器(19)在總線上是否沖突包括:如果主程序存儲器(19)在一個或幾個時鐘周期中沒有同時收到處理單元(3)的讀信號OE和寫信號WE的請求，則備份程序存儲器(20)和主程序存儲器(19)在總線上無沖突；如果主程序存儲器(19)在一個或幾個時鐘周期中收到處理單元(3)的讀信號OE或?qū)懶盘朩E的請求，則備份程序存儲器(20)和主程序存儲器(19)在總線上有沖突。
【文檔編號】H04L12/24GK103840964SQ201210491162
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月27日
【發(fā)明者】劉松, 佟新鑫, 朱丹, 王玉良, 楊光宇 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所