本實用新型涉及通信轉(zhuǎn)換技術領域，具體涉及一種基于Contex-A8處理器的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，適應于建筑智能化領域的智能終端產(chǎn)品之一，主要應用在變電站、智能建筑等場所，同時可應用于信息設施系統(tǒng)、信息化應用系統(tǒng)、建筑設備管理系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)。

背景技術：

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，人們對工作、生活環(huán)境要求越來越高，如建筑要達到智能化。而智能建筑內(nèi)的智能設備使用數(shù)量和種類也越來越多，使得智能建筑系統(tǒng)對建筑內(nèi)多個智能終端設備的管理、維護越來越復雜。自動化控制技術為智能建筑的發(fā)展提供新的方法。隨著我國計算機網(wǎng)絡技術、無線局域網(wǎng)技術等高科技技術水平的高速發(fā)展，智能建筑將會在未來城市建設中發(fā)揮更加重要的作用，將會作為現(xiàn)代建筑的一個有機組成部分，通過不斷吸收并利用新的可靠性技術，不斷實現(xiàn)設計和技術上的突破，為傳統(tǒng)的建筑概念賦予新的內(nèi)容，使得智能建筑技術應用將持續(xù)不斷改進和發(fā)展。

全國各大中城市的新建辦公樓宇和商業(yè)樓宇等基本都已初步實現(xiàn)智能化，這也就意味著公共建筑的智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的標準配置。然而，智能建筑內(nèi)的智能系統(tǒng)及終端設備在國內(nèi)的發(fā)展狀況也并不讓人滿意，系統(tǒng)內(nèi)智能設備規(guī)約不標準多、數(shù)據(jù)量小、節(jié)點多、智能化水平參差不齊，一直是智能建筑屢遭詬病的問題。對于龐雜的智能控制系統(tǒng)集成由于標準不統(tǒng)一、管理不統(tǒng)一無法實現(xiàn)各個系統(tǒng)設備之間的通信和連接。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型根據(jù)上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種基于Contex-A8處理器的規(guī)約轉(zhuǎn)換器。將各個不同小系統(tǒng)聯(lián)系成一個大的綜合的系統(tǒng)，統(tǒng)一智能化管理，實現(xiàn)多種非標準規(guī)約的接入和數(shù)據(jù)解析，再通過某一標準規(guī)約進行數(shù)據(jù)遠傳，使得遠端的節(jié)點數(shù)據(jù)能在任何地點獲取，實現(xiàn)信息的采集和遠程控制。

為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是：一種基于Contex-A8處理器的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，包括：用于確定裝置的應用場景，采集前端設備并將其轉(zhuǎn)換輸出給后端主站的典型應用方案模塊；用于與其他模塊進行數(shù)據(jù)交互的硬件結構設計模塊；通過電源轉(zhuǎn)換為各模塊提供電能的電源模塊；用于存儲操作系統(tǒng)和應用程序的存儲，通過串行總線與主控芯片進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O操作的Nand Flash模塊；用于實現(xiàn)網(wǎng)絡通信的網(wǎng)口模塊；對傳輸信號進行轉(zhuǎn)換和輸出的串口模塊；以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和共享的應用軟件模塊。

進一步地，所述典型應用方案模塊包括設置在前端的監(jiān)控應用設備，通過串口采集監(jiān)控應用設備進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，采用IEC104和IEC61850標準協(xié)議傳出，通過RJ45接口連接到后端主站。

進一步地，所述硬件結構設計模塊包括CPU模塊、以及與CPU模塊連接的指示燈模塊、存儲模塊、串口模塊和網(wǎng)絡模塊。

進一步地，所述電源模塊包括DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501、前置濾波電容C39-C41，儲能電感L5、瞬態(tài)抑制二極管DK1、退耦電容C42-C45，外部12V電源通過前置濾波電容C39-C41與DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的輸入端IN連接，DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的輸出端OUT通過儲能電感L5和退耦電容C44、C45與VDD_5連接，其中DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的輸出端OUT引腳與瞬態(tài)抑制二極管DK1的負極連接，瞬態(tài)抑制二極管DK1的正極接地，DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的FB引腳通過退耦電容C42、C43與VDD_5連接。

進一步地，所述Nand Flash模塊采用S29GL256N10TFI010芯片，提供512M存儲空間，用于存儲操作系統(tǒng)和應用程序的存儲，該硬盤芯片通過串行總線與主控芯片進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O操作； S29GL256N10TFI010芯片包括兩種總線方式，一種地址并行總線AB1_BOOT_FLASH~AB24_BOOT_FLASH進行地址識別，另一種數(shù)據(jù)并行總線DB0_BOOT_FLASH~DB7_BOOT_FLASH進行數(shù)據(jù)交互；數(shù)據(jù)控制引腳包括OEN_BOOT_FLASH、CSN_BOOT_FLASH、WEN_BOOT_FLASH和AB0_BOOT_FLASH，其中OEN_BOOT_FLASH、CSN_BOOT_FLASH、WEN_BOOT_FLASH引腳設置上拉電阻R127-R129，在芯片引腳VCC和VIO之間設置退耦電容C35和C319。

進一步地，所述網(wǎng)口模塊通過AR8031芯片實現(xiàn)10/100/1000Mbps高速網(wǎng)絡通信，ARM-AM3354芯片與AR8031芯片通過RGMII進行數(shù)據(jù)交互和命令控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信功能，再通過標準RJ45接頭引出。主芯片ARM-AM3354的并行接收數(shù)據(jù)總線端口包括RGMII_RXD0、RGMII_RXD1、RGMII_RXD2、RGMII_RXD3，并行發(fā)送數(shù)據(jù)總線端口RGMII_TXD0、RGMII_TXD1、RGMII_TXD2、RGMII_TXD3通過物理層PHY芯片AR8031生成四對差分數(shù)據(jù)總線信號ETH1_TRX0_P與ETH1_TRX0_N、ETH1_TRX1_P與ETH1_TRX1_N、ETH1_TRX2_P與ETH1_TRX2_N、ETH1_TRX3_P與ETH1_TRX3_N，然后通過RJ45接口實現(xiàn)對外的10/100/1000Mbps高速網(wǎng)絡通信。

進一步地，所述串口模塊通過控制ADM2582E芯片實現(xiàn)RS485差分信號的轉(zhuǎn)換和傳輸，再由9pin，3.81mm間距的端子引出，ADM2582E芯片內(nèi)部包括輸入VDD_3.3V和GND經(jīng)隔離后輸出VCC_485_0和GND_485_0的隔離電源；從ARM主控芯片輸出的TTL電平發(fā)信號為UART0_TXD、收信號為UART0_RXD，方向控制信號為UART0_DIR經(jīng)過ADM2582E后，輸出隔離后差分信號0_RS485_A+和0_RS485_B-；在ADM2582E芯片的輸入端和輸出端分別設置輸入端退耦電容C49、C50、C57、C58和輸出端退耦電容C53、C54。

進一步地，所述軟件模塊采用分層模塊化設計，包括用于實現(xiàn)主程序的啟動和初始化配置信息、接口驅(qū)動控制及相關參數(shù)的啟動模塊；用于SQLITE數(shù)據(jù)庫、配置文件、報文監(jiān)視的配置模塊；包括數(shù)據(jù)庫管理模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫讀取和管理，內(nèi)存管理模塊實現(xiàn)內(nèi)存信息的創(chuàng)建、監(jiān)控和管理，進程交互模塊實現(xiàn)進程間通信，數(shù)據(jù)交互，管理模塊管理監(jiān)視各個運行模塊的運行情況的管理模塊；依賴配置模塊，通過讀取配置信息獲得需要啟動的接口信息，同時管理所啟動的串口和網(wǎng)口模塊的通信接口模塊；依賴配置模塊和接口模塊，通過讀取配置獲得需要啟動運行的具體協(xié)議進程；通過接口進行收發(fā)報文和交互數(shù)據(jù)并管理相關協(xié)議進程的協(xié)議模塊。

進一步地，所述啟動模塊、配置模塊、管理模塊、接口模塊、協(xié)議模塊的進程間采用共享內(nèi)存方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和共享。

本實用新型的有益效果：

本實用新型通過串口模塊和網(wǎng)口模塊從智能前端采集動力、環(huán)境監(jiān)測、設備遠程控制、安全警衛(wèi)、燈光控制等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換器內(nèi)部整理轉(zhuǎn)換為一標準規(guī)約傳出給后端其它應用系統(tǒng)，達到把非標準的終端設備分散監(jiān)控轉(zhuǎn)換為集中監(jiān)控。該裝置具有接口多，運行穩(wěn)定，功能強大，安裝調(diào)試簡便，安全性高、易實用，該裝置主要應用于變電站、智能建筑等系統(tǒng)，作為系統(tǒng)內(nèi)的前置通信裝置，同時伴有規(guī)約轉(zhuǎn)換功能，能通過不同規(guī)約接入系統(tǒng)內(nèi)多種前端設備數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為一標準規(guī)約傳出；本實用新型基于AM3354的通信轉(zhuǎn)換裝置具有體積小，精度高，干擾小，可靠性高，安全性高以及電路簡單易實用，在智能用電領域有較好應用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種基于Contex-A8處理器的規(guī)約轉(zhuǎn)換器結構圖；

圖2為本實用新型提供的所述典型應用方案模塊結構圖；

圖3為本實用新型提供的所述硬件結構設計模塊結構圖；

圖4為本實用新型提供的所述電源模塊電路圖；

圖5為本實用新型提供的所述Nand Flash模塊電路圖；

圖6為本實用新型提供的所述網(wǎng)口模塊電路圖；

圖7為本實用新型提供的所述串口模塊電路圖；

圖8為本實用新型提供的所述應用軟件模塊結構圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進行進一步的說明。

參見圖1，為本實用新型提出一種基于Contex-A8處理器的規(guī)約轉(zhuǎn)換器結構圖。

如圖1所示，一種基于Contex-A8處理器的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，包括：用于確定裝置的應用場景，采集前端設備并將其轉(zhuǎn)換輸出給后端主站的典型應用方案模塊；用于與其他模塊進行數(shù)據(jù)交互的硬件結構設計模塊；通過電源轉(zhuǎn)換為各模塊提供電能的電源模塊；用于存儲操作系統(tǒng)和應用程序的存儲，通過串行總線與主控芯片進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O操作的Nand Flash模塊；用于實現(xiàn)網(wǎng)絡通信的網(wǎng)口模塊；對傳輸信號進行轉(zhuǎn)換和輸出的串口模塊；以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和共享的應用軟件模塊。

參見圖2，為本實用新型提供的所述典型應用方案模塊結構圖。

如圖2所示，典型應用方案模塊包括設置在前端的監(jiān)控應用設備，通過串口采集監(jiān)控應用設備進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，采用IEC104和IEC61850標準協(xié)議傳出，通過RJ45接口連接到后端主站。

本實用新型實施例中，監(jiān)控應用設備包括火災報警、智能空調(diào)、氣體檢測、風速傳感、電表水表、水泵控制和燈光控制等模塊，確定裝置的應用場景，裝置通過串口采集動力、環(huán)境等前端設備信息，經(jīng)過本裝置進行規(guī)約轉(zhuǎn)換后，再通過IEC104、IEC61850傳出，給后端主站設備或系統(tǒng)。

本實用新型實施例中，通過串口模塊和網(wǎng)口模塊從智能前端采集動力、環(huán)境監(jiān)測、設備遠程控制、安全警衛(wèi)、燈光控制等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換器內(nèi)部整理轉(zhuǎn)換為一標準規(guī)約傳出給后端其它應用系統(tǒng)，達到把非標準的終端設備分散監(jiān)控轉(zhuǎn)換為集中監(jiān)控。該裝置具有接口多，運行穩(wěn)定，功能強大，安裝調(diào)試簡便，安全性高以及裝置易實用。

圖3為本實用新型提供的所述硬件結構設計模塊結構圖。

如圖3所示，硬件結構設計模塊包括CPU模塊、以及與CPU模塊連接的指示燈模塊、存儲模塊、串口模塊和網(wǎng)絡模塊。

本實用新型實施例中，由電源模塊提供12V直流電源使得通信轉(zhuǎn)換裝置能正常啟動工作，CPU模塊從Nand Flash模塊讀取操作系統(tǒng)程序和應用程序運行，通過串口模塊和網(wǎng)口模塊與其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，接口通信狀態(tài)通過指示燈模塊顯示。所述CPU模塊采用Contex-A8處理器，其主頻為600MHz，功耗低，性能好；串口模塊和網(wǎng)絡模塊主要包括6個RS485串口和2個RJ45網(wǎng)口，串口、網(wǎng)口和電源接口都在機箱背面部署引出。

參見圖4，為本實用新型提供的所述電源模塊電路圖。

如圖4所示，所述電源模塊包括DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501、前置濾波電容C39-C41，儲能電感L5、瞬態(tài)抑制二極管DK1、退耦電容C42-C45，外部12V電源通過前置濾波電容C39-C41與DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的輸入端IN連接，DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的輸出端OUT通過儲能電感L5和退耦電容C44、C45與VDD_5連接，其中DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的輸出端OUT引腳與瞬態(tài)抑制二極管DK1的負極連接，瞬態(tài)抑制二極管DK1的正極接地，DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501的FB引腳通過退耦電容C42、C43與VDD_5連接。

本實用新型實施例中，DC12V轉(zhuǎn)DC5V電路的實現(xiàn)方式是先將外部接入的12V直流電源通過DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片AP1501實現(xiàn)DC12V轉(zhuǎn)換為DC5V。電源轉(zhuǎn)換芯片通過AP1501的退耦電容、儲能電感、瞬態(tài)抑制二極管等協(xié)同實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換功能。

參見圖5，為本實用新型提供的所述Nand Flash模塊電路圖。

如圖5所示，Nand Flash模塊采用S29GL256N10TFI010芯片，提供512M存儲空間，用于存儲操作系統(tǒng)和應用程序的存儲，該硬盤芯片通過串行總線與主控芯片進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O操作； S29GL256N10TFI010芯片包括兩種總線方式，一種地址并行總線AB1_BOOT_FLASH~AB24_BOOT_FLASH進行地址識別，另一種數(shù)據(jù)并行總線DB0_BOOT_FLASH~DB7_BOOT_FLASH進行數(shù)據(jù)交互；數(shù)據(jù)控制引腳包括OEN_BOOT_FLASH、CSN_BOOT_FLASH、WEN_BOOT_FLASH和AB0_BOOT_FLASH，其中OEN_BOOT_FLASH、CSN_BOOT_FLASH、WEN_BOOT_FLASH引腳設置上拉電阻R127-R129，在芯片引腳VCC和VIO之間設置退耦電容C35和C319。

通過在電源接入端設置退耦電容C35和C319，保證供電穩(wěn)定。

參見圖6為本實用新型提供的所述網(wǎng)口模塊電路圖。

如圖6所示，網(wǎng)口模塊通過AR8031芯片實現(xiàn)10/100/1000Mbps高速網(wǎng)絡通信，ARM-AM3354芯片與AR8031芯片通過RGMII進行數(shù)據(jù)交互和命令控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信功能，再通過標準RJ45接頭引出。主芯片ARM-AM3354的并行接收數(shù)據(jù)總線端口包括RGMII_RXD0、RGMII_RXD1、RGMII_RXD2、RGMII_RXD3，并行發(fā)送數(shù)據(jù)總線端口RGMII_TXD0、RGMII_TXD1、RGMII_TXD2、RGMII_TXD3通過物理層PHY芯片AR8031生成四對差分數(shù)據(jù)總線信號ETH1_TRX0_P與ETH1_TRX0_N、ETH1_TRX1_P與ETH1_TRX1_N、ETH1_TRX2_P與ETH1_TRX2_N、ETH1_TRX3_P與ETH1_TRX3_N，然后通過RJ45接口實現(xiàn)對外的10/100/1000Mbps高速網(wǎng)絡通信。

AR8031芯片的配套芯片有數(shù)據(jù)和時鐘信號線的阻抗匹配電阻、儲能電感、無源晶體、電源退耦電容等。

參見圖7為本實用新型提供的所述串口模塊電路圖。

如圖7所示，串口模塊通過控制ADM2582E芯片實現(xiàn)RS485差分信號的轉(zhuǎn)換和傳輸，再由9pin，3.81mm間距的端子引出，ADM2582E芯片內(nèi)部包括輸入VDD_3.3V和GND經(jīng)隔離后輸出VCC_485_0和GND_485_0的隔離電源；從ARM主控芯片輸出的TTL電平發(fā)信號為UART0_TXD、收信號為UART0_RXD，方向控制信號為UART0_DIR經(jīng)過ADM2582E后，輸出隔離后差分信號0_RS485_A+和0_RS485_B-；在ADM2582E芯片的輸入端和輸出端分別設置輸入端退耦電容C49、C50、C57、C58和輸出端退耦電容C53、C54。

本實用新型實施例中，RS485電路是通過ADM2582E芯片實現(xiàn)，該芯片內(nèi)部集成有隔離電源，輸入VDD_3.3V和GND經(jīng)隔離后輸出VCC_485_0和GND_485_0獨立電源。從ARM主控芯片輸出的TTL電平發(fā)信號為UART0_TXD、收信號為UART0_RXD，方向控制信號為UART0_DIR經(jīng)過ADM2582E后，輸出隔離后差分信號0_RS485_A+和0_RS485_B-。配套芯片有輸入端退耦電容四個和輸出端退耦電容兩個。

參見圖8為本實用新型提供的所述應用軟件模塊結構圖。

如圖8所示，軟件模塊采用分層模塊化設計，包括用于實現(xiàn)主程序的啟動和初始化配置信息、接口驅(qū)動控制及相關參數(shù)的啟動模塊；用于SQLITE數(shù)據(jù)庫、配置文件、報文監(jiān)視的配置模塊；包括數(shù)據(jù)庫管理模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫讀取和管理，內(nèi)存管理模塊實現(xiàn)內(nèi)存信息的創(chuàng)建、監(jiān)控和管理，進程交互模塊實現(xiàn)進程間通信，數(shù)據(jù)交互，管理模塊管理監(jiān)視各個運行模塊的運行情況的管理模塊；依賴配置模塊，通過讀取配置信息獲得需要啟動的接口信息，同時管理所啟動的串口和網(wǎng)口模塊的通信接口模塊；依賴配置模塊和接口模塊，通過讀取配置獲得需要啟動運行的具體協(xié)議進程；通過接口進行收發(fā)報文和交互數(shù)據(jù)并管理相關協(xié)議進程的協(xié)議模塊。

進一步地，所述啟動模塊、配置模塊、管理模塊、接口模塊、協(xié)議模塊的進程間采用共享內(nèi)存方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和共享。方便軟件管理、維護及升級。

本實用新型適用于變電站、智能建筑等應用的規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，它具備將各個不同小系統(tǒng)聯(lián)系成一個大的綜合的系統(tǒng)，統(tǒng)一智能化管理。規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置還能夠?qū)崿F(xiàn)多種非標準規(guī)約的接入和數(shù)據(jù)解析，再通過某一標準規(guī)約進行數(shù)據(jù)遠傳，使得遠端的節(jié)點數(shù)據(jù)能在任何地點獲取，實現(xiàn)信息的采集和遠程控制。裝置的應用將極大的方便了變電站、智能建筑內(nèi)相關應用系統(tǒng)的運行管理、提高工作效率。

上面結合附圖對本實用新型優(yōu)選實施方式作了詳細說明，但是本實用新型不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。不脫離本實用新型的構思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應當理解，本實用新型不限于特定的實施方式，本實用新型的范圍由所附權利要求限定。