一种数据采集通信系统及其升级方法技术方案

本发明专利技术涉及一种数据采集通信系统，处理单元与数据采集模块、数据备份模块、通信模块、升级模块连接；处理单元为带有内部定时器的MCU，并且带有ADC接口、I2C接口、SPI接口、外部总线接口和网络控制器接口；其方法为处理单元通过判断接收的命令类型使能升级模块中的备份存储器；将通信模块接收的升级程序数据通过处理单元写入备份存储器；失能主程序存储器并复位处理单元；升级程序数据以程序的形式从备份存储器中调用到处理单元的内存中运行。本发明专利技术使用了多种数据采集模式、扩展了数据采集模式和方法，增强了系统前端数据采集方法的多样性；在硬件设备不变的情况下对系统进行在线升级操作，减少了更新系统所需的人力和物力成本。

Data acquisition communication system and upgrading method thereof

The invention relates to a data acquisition system, processing unit and data acquisition module, data backup module, communication module, upgrade module connection; processing unit with internal timer MCU, and with ADC interface, I2C interface, SPI interface, external bus interface and network interface controller; the method for judging by receiving processing unit the type of command to upgrade the backup memory module in the program will be upgraded; data communication module receives through the processing unit to write backup memory; disabled main program memory and reset processing unit; update data in the form of a program from a backup memory call to the processing unit in memory operation. The invention uses a variety of data acquisition mode, extended data acquisition mode and method, enhances the diversity of the front-end data acquisition system; in the hardware unchanged on the system upgrade operation, manpower and material resources needed for reducing the update system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于工业数据采集通信系统和方法，具体涉及通过远程采集数据、备份数据和远程升级的方法。
技术介绍
随着计算机技术和工业控制技术的不断发展，采集传感器数据就成了工业设备中不可缺少的组成部分，当前的数据采集方法和模式相对单一，远远跟不上传感器种类的发展，大大制约了数据采集的模式和总体性能。对于采集来的数据，当前的做法是直接进行采集数据的处理和传输，这样一旦数据丢失，会造成比较严重的后果。另外直接应用采集数据对数据安全方面也存在一定的隐患，降低整个系统的安全性和可靠性。目前的数据采集系统，只能通过人工对设备进行升级和维护，不能实现远程升级，增加了设备升级和维护的难度和成本。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种通过远程采集数据、备份数据和远程升级的系统和方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种数据采集通信系统，包括：处理单元与数据采集模块、数据备份模块、通信模块、升级模块连接；所述处理单元为带有内部定时器的MCU，并且带有ADC接口、I2C接口、SPI接口、外部总线接口和网络控制器接口；所述数据备份模块为多个存储器或存储设备；通信模块包括有/无线网络接口。所述升级模块为2个程序存储器。所述数据采集模块包括多个模拟传感器和数字传感器；所述数字传感器与处理单元的I2C接口或SPI接口连接；所述模拟传感器通过运算放大器与MCU的ADC接口连接。一种数据采集通信方法包括以下步骤：处理单元接收通信模块的远程命令并判断其命令类型；如果命令为远程升级操作命令，则使能升级模块中的备份程序存储器；如果不是远程升级操作命令，则根据远程命令内容进行相应处理；使能备份程序存储器后，将通信模块接收的升级程序数据通过处理单元写入备份程序存储器；判断备份程序存储器和主程序存储器在总线上是否冲突；如果冲突，则等待；如果不冲突，则失能主程序存储器并复位处理单元；升级程序数据以程序的形式从备份程序存储器中调用到处理单元的内存中运行。所述远程命令的帧格式包括:命令头、命令号、传感器号、数据长度、数据内容和校验。所述判断备份程序存储器和主程序存储器在总线上是否冲突包括：如果主程序存储器在一个或几个时钟周期中没有同时收到处理单元的读信号OE和写信号WE的请求，则备份程序存储器和主程序存储器在总线上无冲突；如果主程序存储器在一个或几个时钟周期中收到处理单元的读信号OE或写信号WE的请求，则备份程序存储器和主程序存储器在总线上有冲突。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术使用了多种模式数据采集技术、扩展了数据采集的模式和方法，增强了系统前端数据采集方法的多样性。2.采用数据备份技术对采集来的数据进行备份，经过加密和解密处理增强了数据的安全性和可靠性。3.利用系统升级和网络通信技术，在硬件设备不变的情况下对系统进行在线升级操作，减少了更新系统所需的人力和物力成本。4.通过运算放大器电路得到缩小后的传感器信号,与单级运放电路相比，本说明中的运放电路采用前级放大，后级跟随的策略，增强了缩小后信号的稳定性，同时增加多个二极管保护电路，增强了电路的安全性和可靠性。附图说明图1为本专利技术的硬件结构图；图2为处理单元的硬件结构图；图3为采集模块的硬件结构图；图4为数据备份模块的示意图；图5为升级模块的示意图；图6为通信模块的连接示意图；图7为运算放大器电路示意图；图8为数据采集通信方法的流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。附图1-6是数据采集通信系统的一个实施例。如图1所示，整个系统有数据采集模块1、数据备份模块2、处理单元3、通信模4块和升级模块5五部分组成。处理单元3是整个系统的大脑，他接收采集模块1采集来的数据、并操作数据备份模块2进行数据备份，通过通信模块4对采集来的数据进行传输。处理单元3具体结构由图2所示，处理单元3是一个带有ADC接口6、I2C接口7、SPI接口8、定时器10、外部总线接口11和网络控制器接口12的处理器9。只要满足接口条件，可以选择单片机、ARM、DSP作为处理器。处理单元接收通信模块的远程命令，整个命令格式有命令头、命令号、设备号、数据长度、数据内容和校验和五部分组成。命令头作为帧格式的开头，用于通知接收方一个完整帧的开始。命令号指示了命令的类型，处理单元可以通过命令类型进行相关的操作，传感器号是一个设备中多个传感器的编号，根据传感器编号可以对不同的设备中的传感器进行操作。数据长度是要传输数据的字节数。数据内容为传感器传输的数据信息或远程更新程序数据。校验和是命令帧的结尾，是接收端判断命令帧传输正确的依据，校验和采取了命令头、命令号、设备号、数据长度、数据内容加和的方式。命令帧格式见表1。表1图1中数据采集模块1是整个系统的前端也是系统的输入端，它为处理单元3提供多路数字采集数据信息和模拟采集信息，增强了系统前端数据采集方法的多样性，如图3所示。通过模拟传感器组13来采集模拟信息。传感器组13可以有多个不同类型的模拟传感器组成（如温度、湿度和气压等模拟传感器）。传感器组13通过运放电路14对采集来的模拟数据信号进行放大或缩小操作，把模拟信号处理到处理单元3中ADC接口6可以接受的范围内，完成模拟传感器数据的采集过程，其中图7给出了一个传感器信号通过运放电路的实例，传感器信号先通过两个分压电阻连入运放LM358的正输入端，并且在运放LM358的正输入端加保护电路，如二极管V1(IN4148)和V2(IN4148)对信号进行保护，在运放LM358的输出端输出了缩小两个分压电阻比值倍数的信号，在通过一级运放LM358的跟随电路稳定了缩小后的信号，通过保护电路，如二极管V1(IN4148)和V2(IN4148)对缩小后的信号进行保护，最终得到了缩小后的传感器信号，接入处理单元的ADC接口。通过数字传感器组16来采集数字传感器信号。传感器组16可以有多个不同类型的数字传感器，传感器组16可以通过数据总线（如I2C、SPI总线）和处理单元3中I2C接口7和SPI接口8相连接，完成数字传感器数据的采集过程。图1中数据备份模块2把数据采集模块1采集的信息经过处理单元3的处理进行存储备份操作。图4是数据备份模块的示意图。处理单元3把数据采集模块1采集的信息进行处理，通过加密处理后的数据通过接口总线17和存储设备18(可以是SD卡、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据采集通信系统，其特征在于：处理单元（3）与数据采集模块（1）、数据备份模块（2）、通信模块（4）、升级模块（5）连接；所述处理单元（3）为带有内部定时器的MCU，并且带有ADC接口、I2C接口、SPI接口、外部总线接口和网络控制器接口；所述数据备份模块（2）为多个存储器或存储设备；通信模块（4）包括有/无线网络接口。

【技术特征摘要】
1.一种数据采集通信系统，其特征在于：处理单元（3）与数据采集模块（1）、
数据备份模块（2）、通信模块（4）、升级模块（5）连接；所述处理单元（3）
为带有内部定时器的MCU，并且带有ADC接口、I2C接口、SPI接口、外部总线
接口和网络控制器接口；所述数据备份模块（2）为多个存储器或存储设备；通
信模块（4）包括有/无线网络接口。
2.根据权利要求1所述的一种数据采集通信系统，其特征在于：所述升级模块
（5）为2个程序存储器。
3.根据权利要求1所述的一种数据采集通信系统，其特征在于：所述数据采集
模块（1）包括多个模拟传感器和数字传感器；所述数字传感器与处理单元（3）
的I2C接口或SPI接口连接；所述模拟传感器通过运算放大器与MCU的ADC接
口连接。
4.一种数据采集通信方法，其特征在于包括以下步骤：
处理单元（3）接收通信模块（4）的远程命令并判断其命令类型；如果命
令为远程升级操作命令，则使能升级模块中的备份程序存储器（20）；如果不是
远程升级操作命令，则根据远程命令内容进行相应处理；
使能备份程序存储器（20）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松，佟新鑫，朱丹，王玉良，杨光宇，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21