一种宽温嵌入式数据采集控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽温嵌入式数据采集控制器，包括集成板，所述集成板上集成有主控单元、电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元，所述电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元分别与主控单元连通，所述集成板上设有通讯接口，所述通讯接口与主控单元电连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术采用领先的FPGA+CPU架构的SoC作为系统的核心，方案具有集成度高，方案简洁，功能模块模块化程度高和清晰的优点。整个系统具有高可靠性、良好的环境适应性和电磁兼容性。支持系统级热备运行和系统内双电源冗余。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种控制器领域，尤其涉及一种宽温嵌入式数据采集控制器。
技术介绍
随着PLC系统的诸多问题的出现(如稳定性，抗震动能力差，扩展性差，售后响应速度慢，通信能力不足，更关键的是PLC只能从国外进口，知识产权被国外垄断，特别是安全机制对我们不开放。)因此，为了响应、实现军工部门产品国产化的要求，研发自主知识产权的加固式宽温嵌入式采集控制器已经势在必行。
技术实现思路
本技术的目的就在于提供一种解决了上述问题的宽温嵌入式数据采集控制器。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种宽温嵌入式数据采集控制器，包括集成板，所述集成板上集成有主控单元、电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元，所述电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元分别与主控单元连通，所述集成板上设有通讯接口，所述通讯接口与主控单元电连接。作为优选，所述主控单元为SOC系统级芯片，内嵌FPGA和ARMCPU。作为优选，所述主控单元内部集成了双核CortexA9、千兆以太网控制器、ADC、SPI、CAN。作为优选，所述ARMCPU为ARMcortex-A9嵌入式处理器。作为优选，所述数据采集模块采用多通道数据采集模块。作为优选，所述数据采集模块包括依次连接的输入信号类型配置模块、16通道多路转换器、调理模块、ADC模数转换模块和FPGA，所述FPGA内设有采样控制模块、FIFO缓存模块、PXI总线接口模块和触发总线模块，所述采样控制模块进行输入信号类型配置模块的输入配置、16通道多路转换器的通道控制以及调理模块的增益控制，模拟信号经过调理模块调理后，送入ADC模数转换模块进行模数变换，然后输出采样数据由FPGA片内FIFO行缓存，所述PXI总线接口模块、触发总线模块与主控单元连通。作为优选，所述温度采集/模拟输出单元采用8路PT100温度传感器，包括依次连接的I/V模块、8通道多路转换器、调理模块、ADC模数转换模块和FPGA，所述FPGA内设有温度采样控制模块、FIFO缓存模块、DAC控制模块、PXI总线接口模块和触发总线模块，所述温度采样控制模块进行8通道多路转换器的通道控制和调理模块的增益控制、DAC控制模块进行数模转换输出，所述PXI总线接口模块、触发总线模块与主控单元连通。作为优选，所述触发总线模块采用多触发方式包括外触发、内触发、PXI_Trig线触发及软件触发。作为优选，所述通讯接口包括RS232、422、485、MODBUS、TCP/IP。作为优选，所述电源单元采用双冗余电源模块，电源单元上设有金属导热外壳，外壳上设有散热基板。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术采用领先的FPGA+CPU架构的SoC作为系统的核心，所有的逻辑单元设计和主控程序都集成于一块SoC当中，外部只需要扩展对应的外围电路，来实现相应的功能模块。因此该方案具有集成度高，方案简洁，功能模块模块化程度高和清晰的优点。整个系统具有高可靠性、良好的环境适应性和电磁兼容性。对外接口根据需求可采用J30J连接器，提高可靠性。系统采用加固式传导散热设计，无风机，提高系统环境适应性和电磁兼容性。模块化电路设计，便于系统维护；采用嵌入式操作系统，提供良好的实时性和稳定性；支持系统级热备运行和系统内双电源冗余。附图说明图1为本技术原理框图；图2为本技术数据采集单元的原理框图；图3为本技术温度采集/模拟输出单元的原理框图。具体实施方式下面将对本技术作进一步说明。实施例：参见图1，一种宽温嵌入式数据采集控制器，包括集成板，所述集成板上集成有主控单元、电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元，所述电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元分别与主控单元连通，所述集成板上设有通讯接口，所述通讯接口与主控单元电连接。所述主控单元为SOC系统级芯片，内嵌FPGA和ARMCPU，具备良好的处理能力和实时性能。所述主控单元是系统核心单元，内部集成了千兆以太网控制器、ADC、SPI、CAN以及其他的丰富接口，集成了ARMcortex-A9嵌入式处理器，可以工作在1GHz，同时内部集成了大量的逻辑单元，可以用来实现数据采集的逻辑功能。主要实现系统监视/管理、数据处理、数据传输以及应用控制策略，自动整定、预测控制、模糊控制和自适应控制等。并提供双10/100/1000Mbps网络，并实现相关网络协议。同时还要实现MODBUS通讯协议和对整个系统的监控、管理等功能。其COM接口(RS232)可与触摸屏进行通讯或者用于调试。主控单元对系统分析设计考虑到设备处理性能要求,按工信部等安全要求规定：提供出芯片级安全加密接口，按需求设计实现过滤模块功能与安全加密模块功能，以达到军工产品、通信高需求的高安全标准；选择该芯片虽然成本高、但安全、稳定是最重要；为保证系统的实时性能与多事务管理并采用VxWorks操作系统。所述数据采集模块采用多通道数据采集模块，参见图2，主要实现16通道电压信号采集，采用多通道扫描采集模式，AD分辨率12bit，采样率暂定100KSPS。对于4～20mA、0～20mA、±5V、±10V信号，通过程控或跳线进行配置。所述数据采集模块包括依次连接的输入信号类型配置模块、16通道多路转换器、调理模块、ADC模数转换模块和FPGA，所述FPGA内设有采样控制模块、FIFO缓存模块、PXI总线接口模块和触发总线模块，所述采样控制模块进行输入信号类型配置模块的输入配置、16通道多路转换器的通道控制以及调理模块的增益控制，模拟信号经过调理模块调理后，送入ADC模数转换模块进行模数变换，然后输出采样数据由FPGA片内FIFO行缓。由于采用了扫描采集方式，输入的模拟信号将共用一个缓冲、增益控制、滤波调理电路。所述温度采集/模拟输出单元，参见图3，主要实现8路PT100温度传感器信号采集和4路0～20mA电流信号输出功能，采用8路PT100温度传感器，包括依次连接的I/V模块、8通道多路转换器、调理模块、ADC模数转换模块和FPGA，所述FPGA内设有温度采样控制模块、FIFO缓存模块、DAC控制模块、PXI总线接口模块和触发总线模块，所述温度采样控制模块进行8通道多路转换器的通道控制和调理模块的增益控制、DAC控制模块进行数模转换输出。8路PT100温度传感器信号采集采用扫描模式，首先对温度传感器输出4～20mA电流信号进行调理，转换为电压信号再进行采集。主控模块根据传感器相关参数进行温度值量化。对于4路14bit，4～20mA电流模拟量输出，可采用14bit电压输出DAC进行I/V变化得到，也可采用集成DAC与I/V变换的专用4～20mA电流环输出芯片如(TI公司XRT110)，由FPGA控制输出。所述触发总线模块采用多触发方式包括外触发、内触发、PXI_Trig线触发及软件触发。所述PXI总线接口模块、触发总线模块与主控单元连通，主控单元通PXI总线对数据采集单元、温度采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温嵌入式数据采集控制器，包括集成板，其特征在于：所述集成板上集成有主控单元、电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元，所述电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元分别与主控单元连通，所述集成板上设有通讯接口，所述通讯接口与主控单元电连接。

【技术特征摘要】
1.一种宽温嵌入式数据采集控制器，包括集成板，其特征在于：所述集成板上集成有主控单元、电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元，所述电源单元、FLASH单元、数据采集单元、温度采集/模拟输出单元、数据存储单元、离散量输入/输出单元分别与主控单元连通，所述集成板上设有通讯接口，所述通讯接口与主控单元电连接。2.根据权利要求1所述的一种宽温嵌入式数据采集控制器，其特征在于：所述主控单元为SOC系统级芯片，内嵌FPGA和ARMCPU。3.根据权利要求2所述的一种宽温嵌入式数据采集控制器，其特征在于：所述主控单元内部集成了双核CortexA9、千兆以太网控制器、ADC、SPI、CAN。4.根据权利要求2所述的一种宽温嵌入式数据采集控制器，其特征在于：所述ARMCPU为ARMcortex-A9嵌入式处理器。5.根据权利要求1所述的一种宽温嵌入式数据采集控制器，其特征在于：所述数据采集模块采用多通道数据采集模块。6.根据权利要求5所述的一种宽温嵌入式数据采集控制器，其特征在于：所述数据采集模块包括依次连接的输入信号类型配置模块、16通道多路转换器、调理模块、ADC模数转换模块和FPGA，所述FPGA内设有采样控制模块、FIFO缓存模块、PXI总线接口模块和触发总线模块，所述采样控制模块进...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，李云，李宁，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院动力部，
类型：新型
国别省市：四川;51