基于SoC的嵌入式工业智能网关制造技术

本实用新型专利技术公开了基于SoC的嵌入式工业智能网关，包括：中央处理器模块，中央处理器模块包括通过总线彼此连接的ARM和FPGA；ARM和FPGA均分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库和数据处理模块连接；数据处理模块包括接收单元和发送单元连接，接收单元用于接收从第三方设备采集的数据，以及接收从用户终端发送的配置信息；发送单元将从第三方设备采集的数据发送到中央处理器模块的FPGA，实现数据的并行处理；FPGA利用硬件并行的优势，实现了设备数据的采集和传输的并行处理，减少通道处理时间。

Embedded industrial intelligent gateway based on SoC

The utility model discloses embedded smart gateway based on SoC comprises a central processor module, a central processor module includes a bus connected to each other through ARM and FPGA; ARM and FPGA are respectively connected with a data processing module, monitoring module, alarm module, user docking to the Ethernet module, wireless communication module, communication module, docking equipment interface module, peripheral equipment module, data processing module and protocol library connection; data processing module includes a receiving unit and a sending unit connection, receiving unit used for receiving data collected from third party equipment, and received from the configuration information sent by a user terminal; sending unit will be sent from the FPGA collection third party equipment data to a central processor module the implementation of parallel processing of data; FPGA using parallel hardware advantage, realize data acquisition and equipment Parallel processing of transmission reduces channel processing time.

【技术实现步骤摘要】
基于SoC的嵌入式工业智能网关
本技术涉及一种基于SoC的嵌入式工业智能网关。
技术介绍
所谓数据采集通常有两种解释：一种是从数据源收集、识别和选取数据的过程；另一种是数字化、电子扫描系统的记录过程以及内容和属性的编码过程。传统的数据采集系统都是单系统独立运行的，只能进行本地控制，不能联网，即不能实现远程监控和控制，而且一般都是采用有线的方式，比较复杂，也比较慢，使用很不方便。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述问题，提供基于SoC的嵌入式工业智能网关，它能够实现对多台设备进行数据采集、实时监测和控制、故障实时报警等，方便了对设备运行的管理，而且操作方便可靠，提高了数据采集与传输的效率，性能稳定，运行可靠。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：基于SoC的嵌入式工业智能网关，包括：中央处理器模块，所述中央处理器模块包括通过总线彼此连接的ARM和FPGA；所述ARM分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库和数据处理模块连接；所述FPGA也分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库和数据处理模块连接。所述外设模块包括电源、存储器或LED指示灯；所述存储器包括静态随机存储器或动态随机存储器；所述设备协议库用于存储第三方通讯协议或主机通讯协议；所述数据处理模块包括接收单元和发送单元连接，接收单元用于接收从第三方设备采集的数据，以及接收从用户终端发送的配置信息；发送单元将从第三方设备采集的数据发送到中央处理器模块的FPGA，实现数据的并行处理。基于SoC的嵌入式工业智能网关，分别与第三方设备和用户终端连接。所述用户终端可以是移动终端、触摸屏、PC电脑等。基于SoC的嵌入式工业智能网关，用于对第三方设备进行数据采集，并将采集的数据上传给MES。所述第三方设备包括工业控制器、机器人、数控系统等。所述设备对接模块用于建立工业智能网关分别与若干个第三方设备之间的通信连接。所述用户对接模块用于通过移动网络建立工业智能网关和用户终端之间的通信连接。所述通讯接口模块在中央处理器模块与周边设备之间建立一个数据通道，实现数据信息的共享，主要包括RS-485通讯接口、RS-232通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口、CAN通讯接口。所述设备协议库记录有工业智能网关和第三方设备之间采用的主机通讯协议和第三方通讯协议，实现主机与第三方设备之间的数据传输和信息通讯。所述监测报警模块，当在设备数据采集和上传MES过程中发生错误时，发出警报，通知工作人员及时处理。所述监测报警模块，还用于对工业智能网关当前的工作状态进行监测，若工业智能网关发生故障，则监测报警模块通过无线通讯模块将故障信息第一时间发送给上位机，上位机发送给工作人员的移动终端，进而保证工作人员能够第一时间了解工业智能网关的工作状态，第一时间派遣专业的维修队伍前去维修。所述以太网模块通过所述设备对接模块的一种或多种结合接口与第三方设备连接。所述无线通讯模块，WiFi(WirelessFidelity，无线保真)无线网卡采用满足IEEE802.11a/b/g/n及以上无线传输标准的高速网卡，提供稳定的WiFi无线网络，理论最快速度可以达到300Mbps，为整个网络提供网络支持。所述的满足IEEE802.11a/b/g/n及以上无线传输标准的高速网卡通过USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)接口电路与中央处理器模块连接。MES(ManufacturingExecutionSystem，制造执行系统)；ARM(AdvancedRISCMachine，RISC微处理器)；FPGA(FieldProgrammableGateArrays，现场可编程逻辑门阵列)；LED(LightEmittingDiode，发光二极管)指示灯；所述中央处理器模块包括ARM(AdvancedRISCMachine，RISC微处理器)和FPGA(FieldProgrammableGateArrays，现场可编程逻辑门阵列)，其中ARM用于显示界面的设计以及设备数据采集进行的监控，FPGA利用硬件并行的优势，打破了顺序执行的模式，实现了设备数据的采集和传输的并行处理，减少通道处理时间。本技术的有益效果：1.利用ARM和FPGA组成的中央处理器，能够实现多台设备的并行数据采集，并实时上传MES，加快了数据的采集和传输速率。2.通过WiFi无线网络解决有线布线繁琐、成本高、智能化低的问题，并在有线通讯失效时(例如线路老化磨损、接口松动、电气故障等)保证数据的正常采集和传输。3.解决了不同网络协议间的不兼容问题。4.实现了设备数据采集的远程监测和控制。附图说明图1为本技术提供的一种工业智能网关结构示意图。图2为本技术提供的一种工业智能网关数据采集方法应用场景示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。SoC(SystemonChip，系统级芯片)；图2为本技术提供的一种工业智能网关数据采集方法应用场景示意图，如图所示，本技术提供的一种基于SoC的嵌入式工业智能网关实时数据采集方法，包括第三方设备、工业智能网关和用户终端；所述第三方设备包括工业控制器、机器人、数控系统等。图1为本技术提供的一种工业智能网关的结构示意图，如图所示，本技术提供的一种工业智能网关，包括中央处理器模块、数据处理模块、设备对接模块、用户对接模块、通讯接口模块、设备协议库、监测报警模块、以太网模块、无线通讯模块、外设模块。所述工业智能网关用于对第三方设备进行数据采集，并将采集的设备数据上传MES(ManufacturingExecutionSystem，制造执行系统)，以及与用户终端进行通信。所述中央处理器模块包括ARM(AdvancedRISCMachine，RISC微处理器)和FPGA(FieldProgrammableGateArrays，现场可编程逻辑门阵列)，其中ARM用于显示界面的设计以及设备数据采集进行的监控，FPGA利用硬件并行的优势，打破了顺序执行的模式，实现了设备数据的采集和传输的并行处理，减少通道处理时间。所述数据处理模块与所述中央处理器模块连接，包括发送单元和接收单元，其中发送单元将从设备采集的数据发送到中央处理器模块的FPGA，实现数据的并行处理，接收单元主要用于接收从设备采集的数据，以及接收从用户终端发送的配置信息等。所述设备对接模块与所述中央处理器模块连接，用于建立工业智能网关分别与多个第三方设备之间的通信连接。所述用户对接模块与所述中央处理器模块连接，用于通过移动网络建立工业智能网关和用户终端之间的通信连接。具体的，所述用户终端可以使用APP(Application，应用程序)和移动网络的连接，接下来再建立工业智能网关和APP的连接，用户通过账号和密码登录APP与工业智能网关进行认证，若用户终端通过认证，建立工业智能网关和用户终端之间的通信连接，若用户终端没有通过认证，向用户终端发送认证失败的消息，具体采用的认证协议以及密钥此处不做限定。所述通讯本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于SoC的嵌入式工业智能网关，其特征是，包括：中央处理器模块，所述中央处理器模块包括通过总线彼此连接的ARM和FPGA；所述ARM分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库和数据处理模块连接；所述FPGA也分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库和数据处理模块连接。

【技术特征摘要】
1.基于SoC的嵌入式工业智能网关，其特征是，包括：中央处理器模块，所述中央处理器模块包括通过总线彼此连接的ARM和FPGA；所述ARM分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库和数据处理模块连接；所述FPGA也分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库和数据处理模块连接。2.如权利要求1所述的基于SoC的嵌入式工业智能网关，其特征是，所述外设模块包括电源、存储器或LED指示灯；所述存储器包括静态随机存储器或动态随机存储器。3.如权利要求1所述的基于SoC的嵌入式工业智能网关，其特征是，所述数据处理模块包括接收单元和发送单元连接，接收单元用于接收从第三方设备采集的数据，以及接收从用户终端发送的配置信息；发送单元将从第三方设备采集的数据发送到中央处理器模块的FPGA，实现数据的并行处理。4.如权利要求1所述的基于SoC的嵌入式工业智能网关，其特征是，基于SoC的嵌入式工业智能网关，分别与第三方设备和用户终端连接。5.如权利要求1所述的基于SoC的嵌入式工业智能网关，其特征是，基于SoC的嵌入式工业智能网关，用于对第三方设备进行数据采集，并将采集的数据上传给MES。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，朱春健，赵伟龙，陈广辉，邓远超，张镇，张国栋，
申请(专利权)人：山东万腾电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37