CN218352645U - 一种传感器模组的测试*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种传感器模组的测试***，涉及传感器模组检测技术领域。本实用新型中测试***包括依次连接的单板组、路由器和上位机，单板组包括通过级联方式连接的多个单板，每个单板连接一个传感器组，单板组中最后一个单板与路由器连接，单板的数据采集器具有多个串口，用于获取对应传感器模组的检测数据。处理器用于将传感器组中各个传感器模组的检测数据转换成网络数据。数据传输器与处理器、上一级单板对应的数据传输器和下一级单板对应的数据传输器连接。上述技术方案在单板上增加检测数据转网络数据的功能，可以实现多个单板的检测数据的IP化，实现数据的网络直接传输，方便通信，大大提升了数据传输速率。

Description

一种传感器模组的测试***

技术领域

本实用新型涉及传感器模组检测技术领域，特别是涉及一种传感器模组的测试***。

背景技术

随着产能的不断增加，如何实现大量串口模块的标定和测试成为生产效率提升的关键。

现有的设备一般是少量几个串口汇聚到一条RS-485或CAN总线上，实现级联和汇总，还可以采用RS-485或CAN转网络，这种方式支持串口少，大量串口模组一起通信困难，扩容不方便。例如多串口汇聚到1个RS-485串口或CAN串口，这种方式受限于RS-485或CAN的带宽，不能实现高速数据传输。例如串口转网络设备，支持的串口数量有限，需要增加路由器或交互机来扩容，扩容和级联不方便。

如今生产线上急需能灵活扩容，支持更多的串口模组，方便数据传输的工装标定和测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种传感器模组的测试***，解决现有技术中数据传输效率低，支持串口少的技术问题。

根据本实用新型的目的，本实用新型提供了一种传感器模组的测试***，用于对多个传感器组进行数据测试，每个所述传感器组包括多个传感器模组，所述测试***包括依次连接的单板组、路由器和上位机，所述单板组包括通过级联方式连接的多个单板，每个所述单板连接一个传感器组，所述单板组中最后一个单板与所述路由器连接，每个所述单板包括：

数据采集器，具有多个串口，每个串口与对应的传感器组中一个传感器模组连接，用于获取对应的传感器模组的检测数据；

处理器，与所述数据采集器连接，用于将对应的传感器组中各个传感器模组的检测数据转换成网络数据；

数据传输器，与所述处理器、上一级单板对应的数据传输器和下一级单板对应的数据传输器连接。

可选地，所述数据采集器包括：

至少一个串口扩展芯片，与所述处理器连接，每个所述串口扩展芯片具有多个分别与多个所述传感器模组连接的串口。

可选地，所述处理器具有第一端口和第二端口，每个所述串口扩展芯片具有多个第一管脚，多个所述第一管脚与所述第一端口和所述第二端口连接。

可选地，所述第一端口和所述第二端口具有多个第二管脚，多个所述第一管脚与多个所述第二管脚对应连接。

可选地，所述第二端口具有多个第三管脚，每个所述串口扩展芯片均具有CS管脚和INT管脚，每个所述CS管脚和每个所述INT管脚分别与所述第二端口的多个所述第三管脚对应连接。

可选地，多个所述单板以阵列的方式排布。

可选地，每个所述单板还包括：

通信模组，与所述处理器和所述上位机连接，用于实现所述上位机与所述单板之间的通信。

可选地，每个所述单板还包括：

电源，与所述处理器和所述数据传输器连接，用于给所述处理器和所述数据传输器供电。

可选地，所述电源包括DCDC转换器和LDO稳压器。

可选地，每个所述单板还包括：

告警装置，与所述电源连接，用于在所述单板自检异常后发出警示信号。

本实用新型中测试***包括依次连接的单板组、路由器和上位机，单板组包括通过级联方式连接的多个单板，每个单板连接一个传感器组，单板组中最后一个单板与路由器连接，每个单板包括数据采集器、处理器和数据传输器，数据采集器具有多个串口，每个串口与一个传感器模组连接，处理器用于将对应的各个传感器模组的检测数据转换成网络数据，数据传输器与处理器、上一级单板对应的数据传输器和下一级单板对应的数据传输器连接。上述技术方案在单板上增加检测数据转网络数据的功能，可以实现多个单板的检测数据的IP化，实现数据的网络直接传输，方便通信，并且将传统方案中的RS-485串口或CAN串口替换成了路由器，大大提升了数据传输速率，对串口基本上没有速率限制。另外，随着单板数量的增加，只需要简单级联和增加路由器或交换机即可，扩容方便。

进一步地，本实用新型中多个单板以阵列的方式排布，可以有序地排布多个单板，节省单板的占用空间，级联方便。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的传感器模组的测试***的连接框图；

图2是图1所示传感器模组的测试***的单板的连接框图；

图3是图2所示单板的数据传输器的连接框图；

图4是图2所示单板的处理器的电路图；

图5是图2所示单板的串口扩展芯片的结构图；

图6是根据本实用新型一个实施例的传感器模组的测试***中通信模组的电路图；

图7是图2所示单板中电源的DCDC转换器的电路图；

图8是图2所示单板中电源的第一LDO稳压器的电路图；

图9是图2所示单板中电源的第二LDO稳压器的电路图。

附图标记：

100-测试***，10-单板组，20-路由器，30-上位机，11-单板，111-数据采集器，112-处理器，113-数据传输器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1是根据本实用新型一个实施例的传感器模组的测试***100的连接框图，图2是图1所示传感器模组的测试***100的单板11的连接框图。如图1和图2所示，在一个具体的实施例中，传感器模组的测试***100用于对多个传感器组进行数据测试，每个传感器组包括多个传感器模组，测试***包括依次连接的单板组10、路由器20和上位机30，单板组10包括通过级联方式连接的多个单板11，每个单板11连接一个传感器组，单板组10中最后一个单板11与路由器20连接，每个单板11包括数据采集器111、处理器112和数据传输器113。数据采集器111具有多个串口，每个串口与对应的传感器组中一个传感器模组连接，用于获取对应的传感器模组的检测数据。处理器112与数据采集器111连接，用于将传感器组中各个传感器模组的检测数据转换成网络数据。数据传输器113与处理器112、上一级单板11对应的数据传输器113和下一级单板11对应的数据传输器113连接。这里，需要说明的是，传感器模组的检测数据，也就是串口数据有单独的格式，一般是16进制传输，网络数据上是按照数据帧或包传输，遵循TCP/IP等网络规范。两者格式不同，数据长度也不一样，遵循的协议也不一样，需要格式、内容和协议上进行转换。

该实施例在单板11上增加检测数据转网络数据的功能，可以实现多个单板11的检测数据的IP化，实现数据的网络直接传输，方便通信，并且将传统方案中的RS-485串口或CAN串口替换成了路由器，大大提升了数据传输速率，对串口基本上没有速率限制。另外，随着单板11数量的增加，只需要简单级联和增加路由器20或交换机即可，扩容方便。

图3是图2所示单板11的数据传输器113的连接框图。在该实施例中，数据传输器113具有三个端口，三个端口中一个端口与处理器112连接，一个端口与上一级单板11的数据传输器113连接，剩余一个端口与下一级单板11的数据传输器113连接。可以理解为，该实施例的数据传输器113采用三个端口的百兆交互芯片，内部集成了两个PHY，两个100兆端口实现两个单板11之间的级联，另一个MII端口用于该单板11内部使用，与处理器112连接，实现数据的收发。具体地，两个PHY1和PHY2端口分别与上一级单板11的数据传输器113和下一个单板11的数据传输器113连接。MII/SNI、MIIM和I2C端口与该单板11的处理器112连接。

图4是图2所示单板的处理器的电路图。在该实施例中，处理器112采用STM32F407型号，内部集成1024KB Flash和192KB SRAM，12 位1Msps 高精度 SARADC 以及集成了比较器、运放、内置高性能 PWM 定时器、多路 UART、SPI、I2C，以太网接口等丰富的通讯外设，内建 AES、RNG 等信息安全模块，具有高整合度、高抗干扰、高可靠性的特点。内核采用Cortex-M4 内核，配合成熟的 Keil & IAR 调试开发软件，支持C语言及汇编语言，汇编指令。

图5是图2所示单板11的串口扩展芯片的结构图。在该实施例中，数据采集器111包括至少一个串口扩展芯片，其与处理器112连接，每个串口扩展芯片具有多个分别与多个传感器模组连接的串口。

在该实施例中，采用两个串口扩展芯片，每个串口扩展芯片扩展出8个UATR串口，两个串口扩展芯片一共扩展出16个UATR串口。其中，串口扩展芯片型号为CH438Q芯片，CH438Q芯片采用并行接口，包含 8 位数据总线、7 位地址、片选输入、写选通以及读选通与处理器112连接，实现并口转16路异步全双工串口，最高支持4Mbps波特率通信。CH438Q芯片采用44脚封装。2片CH438Q芯片地址、数据以及读写信号共用，2片CH438Q芯片连接到处理器112上，处理器112通过不同的片选信号选择不同的CH438Q芯片。CH438Q芯片中RXD0管脚、TXD0管脚、RXD1管脚、TXD1管脚、RXD2管脚、TXD2管脚、RXD3管脚、TXD3管脚、RXD4管脚、TXD4管脚、RXD5管脚、TXD5管脚、RXD6管脚、TXD6管脚、RXD7管脚、TXD7管脚分别与传感器模组连接，一共与8个传感器模组连接。具体地，RXD0和TXD0对应串口0，RXD1管脚和TXD1管脚形成串口1，RXD2管脚和TXD2管脚形成串口2，RXD3管脚和TXD3管脚形成串口3，RXD4管脚和TXD4管脚形成串口4，RXD5管脚和TXD5管脚形成串口5，RXD6管脚和TXD6管脚形成串口6，RXD7管脚和TXD7管脚形成串口7。在该实施例中，处理器112具有第一端口和第二端口，每个串口扩展芯片具有多个第一管脚，多个第一管脚与第一端口和第二端口连接。这里，第一端口和第二端口分别为图4中处理器112的GPIO PORT A端口和GPIO PORT B端口。这里，CH438Q芯片中第一管脚包括WR#、RD#、AMOD、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、RST#、A6/ALE、A0、A1、A2、A3、A4和A5。

在该实施例中，第一端口和第二端口具有多个第二管脚，多个第一管脚与多个第二管脚对应连接。其中，GPIO PORT A端口具有PA0-WKUP管脚、PA1~PA7管脚。也就是说，第二管脚包括GPIO PORT A端口中的PA0-WKUP管脚和PA1~PA7管脚。GPIO PORT B端口具有PB0~PB2管脚以及PB5~PB15管脚。也就是说，第二管脚还包括GPIO PORT B端口中的PB0~PB2管脚以及PB5~PB15管脚。具体地，CH438Q芯片中WR#、RD#、AMOD、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、A6/ALE、A0、A1、A2、A3、A4、A5管脚分别与PB0、PB1、PA7、PB8、PB9、PB10、PB11、PB12、PB13、PB14、PB15、PA6、PA0-WKUP、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5管脚连接。

在该实施例中，第二端口具有多个第三管脚，每个串口扩展芯片均具有CS管脚和INT管脚，每个CS管脚和每个INT管脚分别与第二端口的多个第三管脚对应连接。这里，可以理解为，GPIO PORT B端口具有多个第三管脚，第三管脚包括PB2、PB5、PB6和PB7。由于该实施例中设计有两个串口扩展芯片，所以GPIO PORT B端口中的PB2、PB5、PB6、PB7分别与两个CH438Q芯片中的CS管脚和INT管脚连接，也就是分别与两个CS管脚和两个INT管脚连接，具体区分为第一CS管脚、第二CS管脚、第一INT管脚和第二INT管脚。

在该实施例中，单板11的数量可以设置成100个，每个单板11支持16个UATR串口，实现单个传感器模组的测试***100进行1600个传感器模组的标定和测试，单板11的数量可以根据实际需求不断级联，实现轻松扩容。

图6是根据本实用新型一个实施例的传感器模组的测试***100中通信模组的电路图。如图6所示，每个单板11还包括通信模组，其与处理器112和上位机30连接，用于实现上位机30与单板11之间的通信。

具体地，通信模组采用南京沁恒型号为CH330N的USB芯片。CH330N是用于USB转串口的芯片，用于实现单板11debug和配置功能。具体地，通信模组中TXD和RXD 端口与处理器112连接，用于单板11的配置和调试使用。

在该实施例中，处理器112的内部具有MII接口，MII接口和数据传输器113相连。具体地，数据传输器113中的MII接口对应处理器112的MII接口，MIIM接口对应处理器112普通的GPIO接口，I2C接口对应处理器112的I2C接口。处理器112的GPIO端口可以实现并口和串口扩展芯片连接，实现串口数据的读写，之后在处理器112的内部进行编解码，之后发送到MII部分，之后传输至数据传输器113。处理器112的UART接口与通信模组连接。

在该实施例中，多个单板11以阵列的方式排布，可以有序地排布多个单板11，节省单板11的占用空间。

在另一个实施例中，多个单板11以蛇形的方式排布。另外，多个单板11还可以以蜂窝的形式进行排布。优选地，可以对每个单板11进行编号，根据编号依次将多个单板11进行连接，然后按照预设的顺序对多个单板11进行排布。

在该实施例中，每个单板11还包括告警装置，其与电源连接，用于在单板11自检异常后发出警示信号。具体地，告警装置包括指示灯和蜂鸣器。另外，告警装置还包括电源灯，单板11通电后，单板11进行自检，电源灯电量，蜂鸣器“嘀”一声，单板11如果连接正常，指示灯正常闪烁，单板11进入正常工作模式，上位机30端软件启动，各个单板11之间建立通信，各个单板11检测正常后，进入工作模式。若单板11自检异常后蜂鸣器长鸣。这里，蜂鸣器选用型号为HY12-1P的蜂鸣器。

在该实施例中，传感器模组的检测数据包括温度、湿度和报警点，采样值等信息。

在该实施例中，每个单板11还包括温湿度传感器，具体采用瑞士盛思锐（Sensirion）的数字型温湿度传感器，嵌入了适于回流焊的双列扁平无引脚SMD 封装，传感器输出经过标定的数字信号，标准I2C格式。

在该实施例中，每个单板11还包括电源，其与处理器112和数据传输器113连接，用于给处理器112和数据传输器113供电。该实施例采用封装为 SOIC-8_EP_150mil的电源管理芯片，该芯片支持4.0V至28V输入，输出最大1.5A电流。

图7是图2所示单板11中电源的DCDC转换器的电路图，图8是图2所示单板11中电源的第一LDO稳压器的电路图，图9是图2所示单板11中电源的第二LDO稳压器的电路图。如图7至图9所示，在该实施例中，电源包括DCDC转换器（Direct Current Direct CurrentConverter，直流-直流转换器）和LDO稳压器（Low-dropout regulator，低压差线性稳压器）。具体地，DCDC转换器中VIN为输入端，VMID为输出端。LOD模块有两个，包括第一LOD模块和第二LOD模块，两个LOD模块的VMID端与DCDC转换器的VMID端连接。LOD模块采用封装为SOT-89引脚进行封装，低噪声且精度为0.2%的低压差线性稳压器将DCDC转换器输出的电压转化为3.3V和5V等，支持处理器112、数据传输器113、温湿度传感器、指示灯和蜂鸣器的供电工作。其中，温湿度传感器、数据传输器113和处理器112均使用的是3.3V，蜂鸣器使用的是5V。

该实施例在硬件上由电源、处理器112、数据传输器113、串口扩展芯片、温湿度传感器、数据采集器111、蜂鸣器、指示灯、通信模组等高集成度电路组成。在软件上，以处理器112为核心，通过把串口扩展芯片接收到的数据解析后按照协议打包成网络数据，通过数据传输器113发送出去，在传统串口通信的基础上，实现更多串口和上位机30之间的通信。数据传输器113实现级联的数据和本地的数据，一块通过路由器发送到上位机上，提升了数据传输速率，支持更大的带宽。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种传感器模组的测试***，其特征在于，用于对多个传感器组进行数据测试，每个所述传感器组包括多个传感器模组，所述测试***包括依次连接的单板组、路由器和上位机，所述单板组包括通过级联方式连接的多个单板，每个所述单板连接一个传感器组，所述单板组中最后一个单板与所述路由器连接，每个所述单板包括：

数据采集器，具有多个串口，每个串口与对应的传感器组中一个传感器模组连接，用于获取对应的传感器模组的检测数据；

处理器，与所述数据采集器连接，用于将对应的传感器组中各个传感器模组的检测数据转换成网络数据；

数据传输器，与所述处理器、上一级单板对应的数据传输器和下一级单板对应的数据传输器连接。

2.根据权利要求1所述的传感器模组的测试***，其特征在于，所述数据采集器包括：

至少一个串口扩展芯片，与所述处理器连接，每个所述串口扩展芯片具有多个分别与多个所述传感器模组连接的串口。

3.根据权利要求2所述的传感器模组的测试***，其特征在于，

所述处理器具有第一端口和第二端口，每个所述串口扩展芯片具有多个第一管脚，多个所述第一管脚与所述第一端口和所述第二端口连接。

4.根据权利要求3所述的传感器模组的测试***，其特征在于，

所述第一端口和所述第二端口具有多个第二管脚，多个所述第一管脚与多个所述第二管脚对应连接。

5.根据权利要求4所述的传感器模组的测试***，其特征在于，

所述第二端口具有多个第三管脚，每个所述串口扩展芯片均具有CS管脚和INT管脚，每个所述CS管脚和每个所述INT管脚分别与所述第二端口的多个所述第三管脚对应连接。

6.根据权利要求5所述的传感器模组的测试***，其特征在于，

多个所述单板以阵列的方式排布。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的传感器模组的测试***，其特征在于，每个所述单板还包括：

通信模组，与所述处理器和所述上位机连接，用于实现所述上位机与所述单板之间的通信。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的传感器模组的测试***，其特征在于，每个所述单板还包括：

电源，与所述处理器和所述数据传输器连接，用于给所述处理器和所述数据传输器供电。

9.根据权利要求8所述的传感器模组的测试***，其特征在于，

所述电源包括DCDC转换器和LDO稳压器。

10.根据权利要求8所述的传感器模组的测试***，其特征在于，每个所述单板还包括：

告警装置，与所述电源连接，用于在所述单板自检异常后发出警示信号。

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