专利名称：多协议数据采集网关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数据采集网关。
背景技术：
无所不在的网络给网络接入设备带来了巨大的发展机遇。而随着网络接入市场的迅速增长，嵌入式网络接入开始成为嵌入式系统技术中最令人关注的一个领域。在嵌入式网络技术的推动下将会形成这样一个局面在网络上传输的信息中，将有70%的信息来自嵌入式系统，也许将有数以亿计的汽车、通信设备、家用电气以及工厂系统接入到不同网络中，然后再组成一个庞大的hternet互联网。为满足嵌入式设备的网络化功能需求，多协议的嵌入式网关成为研究的热点。
实用新型内容本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种多协议数据采集网关，其可以实现系统的扩展，减少开发周期和硬件成本。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案其包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、IXD模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、IXD模块连接。多协议数据采集网关是工业现场一体化测控机，按照工业级标准采用静音、宽温的设计以适应恶劣工业环境。配置了 7寸一体化工业平板显示和丰富的采集控制端口，通过外扩有多路隔离的模拟量采集、多路隔离的开关量采集、多路隔离的模拟量输出。该网关组网灵活，集成多种通讯方式包括以太网、RS-232、RS-485等有线通讯和GPRS/CDMA无线网络通讯功能。该网关广泛应用于工厂自动化、环保自动化在线监测设备、节能设备、新能源测控、电力自动化等各种工业设备自动化和过程自动化相关领域。本系统以中央微处理器为核心板，本核心板具备了外扩存储器和其自身必须的外围电路，组成最小系统板，这样就可以围绕此核心板进行外围电路的设计。中央微处理器采用S3C2440型号芯片，内嵌WINCE操作系统。本系统所有的输入输出模块均通过485与CPU 进行通信，这样可以做到模块的任意扩展，CPU嵌入Wince操作系统，CPU提供串口和485接口与模块进行通信。模块与主CPU之间通过Modbus协议进行通信，各个模块均做成光电隔离，提高系统的安全性。系统加上彩色触摸屏，提供良好的人机界面。工厂生产中常常要求远程监控每台设备，计算每台设备运行状态和生产能力，使企业主管能远程实时了解车间运行情况。本系统使用多协议数据采集网关作为监控机。网关自带的RS-232C、RS-485和CAN_bus现场总线可以外接多种数据采集设备、智能检测设备和监控设备，满足绝大多数用户的需求，可使用以太网将采集的数据发送到管理中心。在很多的应用场合需要现场查看数据现场操作控制，这样就需要设计人机交互界面进行操作； 如果需要控制就需要根据情况设计按键或者是选择触摸屏。如果客户需要组态展示可以定制开发。通讯接口包括485通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口。本系统所有的输入输出模块均通过485方式与中央微处理器进行通信，这样可以做到模块的任意扩展，中央微处理器嵌入可视化操作系统。模块与中央微处理器之间通过Modbus协议进行通信，各个模块均做成光电隔离，提高系统的安全性。GPRS模块采用MC52I型号。本系统可以与现有的模拟量采集、输出模块，数字量采集、输出模块配套使用，实现采集量的扩展，在不增加主板硬件成本的基础上可以实现系统的扩展，减少了开发周期和硬件成本。
图1为本实用新型的电路模块示意图。
具体实施方式
本实用新型的网关包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、LCD模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、IXD模块连接。中央微处理器采用S3CM40型号芯片。通讯接口包括485通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口。GPRS模块采用MC52I型号。模块的+VS引脚连接输入电源的正极性端，GND引脚连接输入电源的负极性端，连接时避免电源连接的极性错误。多个模块连接到同一个电源时，所有的+VS引脚连接到电源正端，GND引脚连接到电源负端。RS-485通讯线在连接时，网络上所有的模块DATA+端必须连接到同一根485A信号线，所有的模块DATA-端必须连接到同一根485B信号线，否则会引起网络的通讯异常。模块的485通讯接口为带隔离的总线接口，需要共地时，将模块的485GND连接到 RS-485主机的隔离地上。RS-485网络为总线式拓扑结构，建议网路布线时尽可能减小支线长度。在RS-485网络的主干线的末端需要接终端电阻。RS-485通讯线可以使用双绞线、屏蔽双绞线。若通讯距离超过1KM，应保证线的截面积大于Φ 1. 0mm2，具体规格应根据距离而定，常规是随距离的加长而适当加大。RS-485网络要求在干线的两个末端安装终端电阻。CPU是整个嵌入式系统的实时控制核心，它在工业以太网中作为智能节点的主控制器，是整个嵌入式网关的核心。本文选用以ARM920T为核心的S 3CM10微处理器， S3C2410是32bit的RISC微处理器，该处理器特别适用于手持式设备以及高性价比、低功耗的网络设备，它集成了 USBHost、NAND控制器、BUS控制器、中断控制、功率控制、存储控制、 UART, WatchDog, SPI、SDI/MMC、IS、IC、GPIO、RTC、TIMER/PWM、ADC 等丰富的资源。本系统可以通过RJ45通讯接口连上以太网，从而实现把采集的数据传送到远程监控端得浏览器上。在设计网卡芯片电路时通过一个隔离变压器和RJ45通讯接口的网络外接口相连，外部主机通过以太网网线与RJ45通讯接口进行连接，实现数据交换。串行接口部分设计使用UART，串行接口使用MAX1485进行电平转换，实现从RS-485上接收现场总线发送的信息。
权利要求1.一种多协议数据采集网关，其特征在于，包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、IXD模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、IXD 模块连接。
2.根据权利要求1所述的多协议数据采集网关，其特征在于，中央微处理器采用 S3C2440型号芯片。
3.根据权利要求1或2所述的多协议数据采集网关，其特征在于，通讯接口包括485通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口。
4.根据权利要求1或2所述的多协议数据采集网关，其特征在于，GPRS模块采用MC52I型号。
专利摘要本实用新型涉及一种数据采集网关。本实用新型的多协议数据采集网关，包括中央微处理器、电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、LCD模块，中央微处理器分别与电源模块、信号采集模块、GPRS模块、通讯接口、串行接口、JTAG调试接口、时钟模块、LCD模块连接。本系统可以与现有的模拟量采集、输出模块，数字量采集、输出模块配套使用，实现采集量的扩展，在不增加主板硬件成本的基础上可以实现系统的扩展，减少了开发周期和硬件成本。
文档编号H04L12/66GK202150868SQ20112026914
公开日2012年2月22日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者任兴来, 孙海涛, 张瀛, 李燕平, 李秀福, 李萌, 杜长河, 杨斌, 王苗苗, 王蕾, 秦浩华, 程大伟, 贺岩, 赵小鹏, 赵长江, 金鑫, 陈财法, 高勇 申请人:青岛高校信息产业有限公司