專利名稱：多協議數據采集網關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數據采集網關。
背景技術：
無所不在的網絡給網絡接入設備帶來了巨大的發展機遇。而隨著網絡接入市場的迅速增長，嵌入式網絡接入開始成為嵌入式系統技術中最令人關注的一個領域。在嵌入式網絡技術的推動下將會形成這樣一個局面在網絡上傳輸的信息中，將有70%的信息來自嵌入式系統，也許將有數以億計的汽車、通信設備、家用電氣以及工廠系統接入到不同網絡中，然后再組成一個龐大的hternet互聯網。為滿足嵌入式設備的網絡化功能需求，多協議的嵌入式網關成為研究的熱點。
實用新型內容本實用新型的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種多協議數據采集網關，其可以實現系統的擴展，減少開發周期和硬件成本。為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案其包括中央微處理器、電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、IXD模塊，中央微處理器分別與電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、IXD模塊連接。多協議數據采集網關是工業現場一體化測控機，按照工業級標準采用靜音、寬溫的設計以適應惡劣工業環境。配置了 7寸一體化工業平板顯示和豐富的采集控制端口，通過外擴有多路隔離的模擬量采集、多路隔離的開關量采集、多路隔離的模擬量輸出。該網關組網靈活，集成多種通訊方式包括以太網、RS-232、RS-485等有線通訊和GPRS/CDMA無線網絡通訊功能。該網關廣泛應用于工廠自動化、環保自動化在線監測設備、節能設備、新能源測控、電力自動化等各種工業設備自動化和過程自動化相關領域。本系統以中央微處理器為核心板，本核心板具備了外擴存儲器和其自身必須的外圍電路，組成最小系統板，這樣就可以圍繞此核心板進行外圍電路的設計。中央微處理器采用S3C2440型號芯片，內嵌WINCE操作系統。本系統所有的輸入輸出模塊均通過485與CPU 進行通信，這樣可以做到模塊的任意擴展，CPU嵌入Wince操作系統，CPU提供串口和485接口與模塊進行通信。模塊與主CPU之間通過Modbus協議進行通信，各個模塊均做成光電隔離，提高系統的安全性。系統加上彩色觸摸屏，提供良好的人機界面。工廠生產中常常要求遠程監控每臺設備，計算每臺設備運行狀態和生產能力，使企業主管能遠程實時了解車間運行情況。本系統使用多協議數據采集網關作為監控機。網關自帶的RS-232C、RS-485和CAN_bus現場總線可以外接多種數據采集設備、智能檢測設備和監控設備，滿足絕大多數用戶的需求，可使用以太網將采集的數據發送到管理中心。在很多的應用場合需要現場查看數據現場操作控制，這樣就需要設計人機交互界面進行操作； 如果需要控制就需要根據情況設計按鍵或者是選擇觸摸屏。如果客戶需要組態展示可以定制開發。通訊接口包括485通訊接口、RJ45通訊接口、USB通訊接口。本系統所有的輸入輸出模塊均通過485方式與中央微處理器進行通信，這樣可以做到模塊的任意擴展，中央微處理器嵌入可視化操作系統。模塊與中央微處理器之間通過Modbus協議進行通信，各個模塊均做成光電隔離，提高系統的安全性。GPRS模塊采用MC52I型號。本系統可以與現有的模擬量采集、輸出模塊，數字量采集、輸出模塊配套使用，實現采集量的擴展，在不增加主板硬件成本的基礎上可以實現系統的擴展，減少了開發周期和硬件成本。
圖1為本實用新型的電路模塊示意圖。
具體實施方式
本實用新型的網關包括中央微處理器、電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、LCD模塊，中央微處理器分別與電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、IXD模塊連接。中央微處理器采用S3CM40型號芯片。通訊接口包括485通訊接口、RJ45通訊接口、USB通訊接口。GPRS模塊采用MC52I型號。模塊的+VS引腳連接輸入電源的正極性端，GND引腳連接輸入電源的負極性端，連接時避免電源連接的極性錯誤。多個模塊連接到同一個電源時，所有的+VS引腳連接到電源正端，GND引腳連接到電源負端。RS-485通訊線在連接時，網絡上所有的模塊DATA+端必須連接到同一根485A信號線，所有的模塊DATA-端必須連接到同一根485B信號線，否則會引起網絡的通訊異常。模塊的485通訊接口為帶隔離的總線接口，需要共地時，將模塊的485GND連接到 RS-485主機的隔離地上。RS-485網絡為總線式拓撲結構，建議網路布線時盡可能減小支線長度。在RS-485網絡的主干線的末端需要接終端電阻。RS-485通訊線可以使用雙絞線、屏蔽雙絞線。若通訊距離超過1KM，應保證線的截面積大于Φ 1. 0mm2，具體規格應根據距離而定，常規是隨距離的加長而適當加大。RS-485網絡要求在干線的兩個末端安裝終端電阻。CPU是整個嵌入式系統的實時控制核心，它在工業以太網中作為智能節點的主控制器，是整個嵌入式網關的核心。本文選用以ARM920T為核心的S 3CM10微處理器， S3C2410是32bit的RISC微處理器，該處理器特別適用于手持式設備以及高性價比、低功耗的網絡設備，它集成了 USBHost、NAND控制器、BUS控制器、中斷控制、功率控制、存儲控制、 UART, WatchDog, SPI、SDI/MMC、IS、IC、GPIO、RTC、TIMER/PWM、ADC 等豐富的資源。本系統可以通過RJ45通訊接口連上以太網，從而實現把采集的數據傳送到遠程監控端得瀏覽器上。在設計網卡芯片電路時通過一個隔離變壓器和RJ45通訊接口的網絡外接口相連，外部主機通過以太網網線與RJ45通訊接口進行連接，實現數據交換。串行接口部分設計使用UART，串行接口使用MAX1485進行電平轉換，實現從RS-485上接收現場總線發送的信息。
權利要求1.一種多協議數據采集網關，其特征在于，包括中央微處理器、電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、IXD模塊，中央微處理器分別與電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、IXD 模塊連接。
2.根據權利要求1所述的多協議數據采集網關，其特征在于，中央微處理器采用 S3C2440型號芯片。
3.根據權利要求1或2所述的多協議數據采集網關，其特征在于，通訊接口包括485通訊接口、RJ45通訊接口、USB通訊接口。
4.根據權利要求1或2所述的多協議數據采集網關，其特征在于，GPRS模塊采用MC52I型號。
專利摘要本實用新型涉及一種數據采集網關。本實用新型的多協議數據采集網關，包括中央微處理器、電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、LCD模塊，中央微處理器分別與電源模塊、信號采集模塊、GPRS模塊、通訊接口、串行接口、JTAG調試接口、時鐘模塊、LCD模塊連接。本系統可以與現有的模擬量采集、輸出模塊，數字量采集、輸出模塊配套使用，實現采集量的擴展，在不增加主板硬件成本的基礎上可以實現系統的擴展，減少了開發周期和硬件成本。
文檔編號H04L12/66GK202150868SQ20112026914
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者任興來, 孫海濤, 張瀛, 李燕平, 李秀福, 李萌, 杜長河, 楊斌, 王苗苗, 王蕾, 秦浩華, 程大偉, 賀巖, 趙小鵬, 趙長江, 金鑫, 陳財法, 高勇 申請人:青島高校信息產業有限公司