CN107592286A - 一种支持多协议的智能通信终端及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支持多协议的智能通信终端及其实现方法，涉及一种多协议自适应数据采集技术领域。该发明包括中央处理器、PWM脉冲输出单元、数字信号输出单元、模拟量电流环输入单元、以太网传输单元、接口单元、存储单元、***供电单元、显示单元、按键操作单元、异常声光报警模块和加密模块，中央处理器分别与PWM脉冲输出单元、数字信号输出单元、模拟量电流环输入单元、以太网传输单元、接口单元、存储单元、***供电单元、显示单元、按键操作单元、异常声光报警模块和加密模块相连接。本发明自动的连接不同通讯协议的仪表，将每个仪表的数据换成统一的与现场控制***相同的通讯协议，保证工程人员轻松的完成与设备的互动工作。

Description

一种支持多协议的智能通信终端及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种多协议自适应数据采集技术领域，特别是涉及一种支持多协议的智能通信终端及其实现方法。

背景技术

随着工业现代化的进程，越来越多的仪表出现在工业自动化现场，将现场的各种检测信息汇总到总监控***实现对整个现场的自动化控制，从而保证整个生产***运行的稳定可靠。不同的工业现场环境会应用到不同的数据通讯总线、连接不同接口不同数据协议的仪器仪表、获取不同的数据传感器的模拟量信号或者是数字量信号、对步进电机的控制、对开关及继电器通断控制等工作。

一个复杂的工控现场中可能会存在对多种接口、多种协议仪表信号的采集，对多种传感器信号的获取，对现场开关、继电器的控制。为了应对这个复杂的采集环境，用户需要去采购多种数据采集器去完成对模拟信号的采集，对数字信号的采集，对多种通讯总线信号得而采集，对开关继电器的控制。导致在工业现场中要用到大量采集器，直接提高了工程的硬件成本；在采集器到上位机间需要连接无数条数据线，导致工业现场走线繁冗复杂，对后期的维护带来了极大的挑战；需要上位机端要拥有充足的通讯接口去连接这些采集器，上位机的成本随着接口数量的增加而增高。而目前市面上大多数的数据采集器只提供的一种通讯接口，并没有通讯协议在里面，工程人员或者是工程师又要去花费大量的时间去完成各种通讯协议的配置工作，在整个工程实施过程中人力成本投入巨大。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种支持多协议的智能通信终端及其实现方法，使其自动的连接不同通讯协议的仪表，将每个仪表的数据换成统一的与现场控制***相同的通讯协议，添加显示屏幕与按键，保证工程人员轻松的完成与设备的互动工作。

为了解决上述问题，本发明提供一种支持多协议的智能通信终端，其中，包括中央处理器、PWM脉冲输出单元、数字信号输出单元、模拟量电流环输入单元、以太网传输单元、接口单元、存储单元、***供电单元、显示单元、按键操作单元、异常声光报警模块和加密模块，所述中央处理器分别与所述PWM脉冲输出单元、所述数字信号输出单元、所述模拟量电流环输入单元、所述以太网传输单元、所述接口单元、所述存储单元、所述***供电单元、所述显示单元、所述按键操作单元、所述异常声光报警模块和所述加密模块相连接。

优选的，所述接口单元包括CAN总线单元、RS485接口单元、RS232接口单元、USB接口单元和Jtag调试接口单元，所述CAN总线单元、所述RS485接口单元、所述RS232接口单元、所述USB接口单元和所述Jtag调试接口单元均与所述中央处理器连接。

优选的，所述存储单元包括SD卡存储单元和Flash存储单元，所述SD卡存储单元和所述Flash存储单元均与所述中央处理器相连接。

优选的，还包括硬件复位单元和振荡器时钟单元，所述硬件复位单元和所述振荡器时钟单元均与所述中央处理器相连接。

一种基于支持多协议的智能通信终端的实现方法，其中，包括以下步骤：

S10、设置总线通讯波特率一致，仪表地址无重复；

S20、分别向总线上的每台仪表发送不同的协议指令；

S30、在设定的时间内等待对应的仪表是否有应答；

S40、按照所发送的协议解析应答帧；

S50、判断所解析的数据是否异常；

S60、若情况异常，发送下一个协议重复S30-S50的过程；

S70、若所解析的数据正常，对应的仪表是当下的通讯协议；

S80、采用当下的通讯协议与仪表通讯读取仪表的信息；

S90、将所采集的各种协议的仪表信息，统一成与下场控制***相同的通讯协议，并通过网络将数据发送出去。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.设计该设备集成多种工控、测控领域常用的***接口

2.添加显示屏幕与按键，保证工程人员轻松的完成与设备的互动工作。

3.自动的连接不同通讯协议的仪表，将每个仪表的数据换成统一的与现场控制***相同的通讯协议。

4.用户只需利用按键和屏幕输入所要连接的设备地址、输出协议，完成工程布线工作，仪表的数据便会自动的上传到用户上位机端。

5.支持用户对采集器进行二次开发，基于我们提供了模块化的底层软件驱动库文件，用户只用编写程序，大大降低了产品的研发周期，方便快捷。

附图说明

图1是本发明的实施例原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的实施例包括中央处理器、PWM脉冲输出单元、数字信号输出单元、模拟量电流环输入单元、以太网传输单元、接口单元、存储单元、***供电单元、显示单元、按键操作单元、异常声光报警模块和加密模块，中央处理器分别与PWM脉冲输出单元、数字信号输出单元、模拟量电流环输入单元、以太网传输单元、接口单元、存储单元、***供电单元、显示单元、按键操作单元、异常声光报警模块和加密模块相连接。接口单元包括CAN总线单元、RS485接口单元、RS232接口单元、USB接口单元和Jtag调试接口单元，CAN总线单元、RS485接口单元、RS232接口单元、USB接口单元和Jtag调试接口单元均与中央处理器连接。存储单元包括SD卡存储单元和Flash存储单元，SD卡存储单元和F1ash存储单元均与中央处理器相连接。还包括硬件复位单元和振荡器时钟单元，硬件复位单元和振荡器时钟单元均与中央处理器相连接。

本实施例中的硬件结构单元如下：

1.STM32中央处理器：采用STM32F107工业级cpu作为中央处理器，此处理器为32位的ARM Cortex-M3内核，72MHz运行主频和超低的运行功耗。支持12bit ADC、12bit DAC、I2C、UART、CAN、SPI、usb、UART、GPIO、10/100Ethernet MAC等接口。

2.PWM脉冲输出单元：采用高速光电隔离器，保证PWM输出脉冲信号不受现场复杂的环境影响。

3.数字接口、CAN总线接口、RS232接口、RS485/RS422接口：CAN、RS232、RS485/RS422部分均采用工业级的接口协议电平转换芯片，和数字接口部分均采用ESD保护与光电隔离技术，保证数据通讯的稳定性和接口的防静电和雷击的能力，数字接口通过数字信号输出单元与中央处理器连接。

4.ADC接口：ADC接口通过模拟量处理单元与中央处理器连接，ADC接口部分前段采用差分输入设计，在接口电路设计中添加差分电路，提高电路的共模抑制比，降低信号中的共模干扰，保证所采集的模拟信号的质量。

5.模拟量电环流输入单元：采用差分采集方式，采集输入的模拟电流信号，并利线性光耦对采集到的模拟信号进行隔离，增强此接口的抗干扰能力。

6.以太网传输单元：利用以太网PHY控制器将主控cpu的以太网接口连接出来，实现将多种数据协议转换成TCP/IP协议并传送给控制***。

7.Jtag调试接口：用于***的烧写与调试，为用户提供二次开发的应用接口。

8.异常声光报警模块：***运行异常时通过板载的蜂鸣器与led灯闪烁功能，产生警报。

9.SD卡存储单元：可以对设备的运行log信息、采集信息进行本地存储功能。

10.FLASH存储单元：用来存储***文件。

11.硬件复位单元：一但***出现死机问题，可以通过reset按键对整个***进行重启的操作。

12.振荡器时钟单元：为CPU提供基准的振荡时钟。

13.按键操作单元和显示单元：用于对设备的操作与现实，简化设备与操作人员之间的交互工作。在屏幕中显示设备的操作栏信息与配置信息；通过按键选择操作条目及更改配置信息。

一种基于支持多协议的智能通信终端的实现方法，其中，包括以下步骤：

S10、设置总线通讯波特率一致，仪表地址无重复；

S20、分别向总线上的每台仪表发送不同的协议指令；

S30、在设定的时间内等待对应的仪表是否有应答；

S40、按照所发送的协议解析应答帧；

S50、判断所解析的数据是否异常；

S60、若情况异常，发送下一个协议重复S30-S50的过程；

S70、若所解析的数据正常，对应的仪表是当下的通讯协议；

S80、采用当下的通讯协议与仪表通讯读取仪表的信息；

S90、将所采集的各种协议的仪表信息，统一成与下场控制***相同的通讯协议，并通过网络将数据发送出去。

本实施例中的设计原理：针对工业现场复杂情况的分析，利用STM32系列嵌入式开发平台，以太网/CAN/USB控制器等功能模块高度集成于电路板之上，并安装μC/OS-II实时操作***、底层基础驱动函数库、中间件软件函数库(FAT文件管理***、以太网、CAN-bus、USB通信、SD/TF卡....)，构成了完整的嵌入式智能平台，提高了整个***的可维护性，同时二次开发时户只需要调用API函数，仅需要几行程序即可实现用户所需要的功能。相比以前传统的开发模式，有效降低了研发的成本，并且大大缩短了开发的周期。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种支持多协议的智能通信终端，其特征在于，包括中央处理器、PWM脉冲输出单元、数字信号输出单元、模拟量电流环输入单元、以太网传输单元、接口单元、存储单元、***供电单元、显示单元、按键操作单元、异常声光报警模块和加密模块，所述中央处理器分别与所述PWM脉冲输出单元、所述数字信号输出单元、所述模拟量电流环输入单元、所述以太网传输单元、所述接口单元、所述存储单元、所述***供电单元、所述显示单元、所述按键操作单元、所述异常声光报警模块和所述加密模块相连接。

2.如权利要求1所述的支持多协议的智能通信终端，其特征在于，所述接口单元包括CAN总线单元、RS485接口单元、RS232接口单元、USB接口单元和Jtag调试接口单元，所述CAN总线单元、所述RS485接口单元、所述RS232接口单元、所述USB接口单元和所述Jtag调试接口单元均与所述中央处理器连接。

3.如权利要求2所述的支持多协议的智能通信终端，其特征在于，所述存储单元包括SD卡存储单元和Flash存储单元，所述SD卡存储单元和所述Flash存储单元均与所述中央处理器相连接。

4.如权利要求3所述的支持多协议的智能通信终端，其特征在于，还包括硬件复位单元和振荡器时钟单元，所述硬件复位单元和所述振荡器时钟单元均与所述中央处理器相连接。

5.基于权利要求1所述的支持多协议的智能通信终端的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、设置总线通讯波特率一致，仪表地址无重复；

S20、分别向总线上的每台仪表发送不同的协议指令；

S30、在设定的时间内等待对应的仪表是否有应答；

S40、按照所发送的协议解析应答帧；

S50、判断所解析的数据是否异常；

S60、若情况异常，发送下一个协议重复S30-S50的过程；

S70、若所解析的数据正常，对应的仪表是当下的通讯协议；

S80、采用当下的通讯协议与仪表通讯读取仪表的信息；

S90、将所采集的各种协议的仪表信息，统一成与下场控制***相同的通讯协议，并通过网络将数据发送出去。