一种基于AMP的数据采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于AMP的数据采集装置，包括第一CPU、第二CPU、采集设备组和存储器；存储器中设有消息队列；第一CPU和第二CPU均与存储器相连，第一CPU和第二CPU均能访问该消息队列；第一CPU的IO端口连接第二CPU的外部中断输入端口；第一CPU与第二CPU通过核间中断模式触发中断；采集设备组用于采集现场数据；采集设备组与第一CPU相连。所述的基于AMP的数据采集装置还包括与第二CPU相连的人机交互接口。人机交互接口连接有显示屏、键盘、触摸屏中的至少一种。该基于AMP的数据采集装置易于实施，数据采集及传输效率高。

A data acquisition device based on AMP

The invention discloses a data acquisition device based on AMP, including CPU, CPU, the first second acquisition equipment group and memory; memory in a message queue; the first CPU and the second CPU are connected with the memory, the first CPU and the second CPU can access the external message queue; the first CPU IO port second CPU interrupt input port; the first CPU and the second CPU through the inter processor interrupt trigger interrupt mode; acquisition equipment group is used to gather the field data acquisition device is connected with the first group; CPU. The data acquisition device based on AMP also includes a man-machine interface connected with second CPU. The man-machine interface is connected with at least one of the display screen, keyboard and touch screen. The data acquisition device based on AMP is easy to implement, and the data acquisition and transmission efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于AMP的数据采集装置
本专利技术涉及一种基于AMP的数据采集装置。
技术介绍
随着工业化与信息化的飞速发展，自动化设备在工业中的应用越来越广泛，而数据采集与控制系统在自动化中又发挥着非常重要的作用。怎样实时、高效地进行数据采集和数据交互成为了提高工业智能化程度的一个重要课题。在对数据采集或者处理要求不高的场景下，多采用STM32等芯片进行数据的采集和处理；而对于数据采集效率要求较高的系统中，普通的芯片已无法满足需求。因此，引入了多核CPU(如ZC7020)完成数据的处理和交互流程。多核CPU带来了更强的并行处理能力、更高的计算密度和更低的时钟频率，并大大减少了散热和功耗。多核芯片的多处理模式主要分为AMP(非对称多处理)、SMP(对称多处理)和BMP(混合多处理)三种。鉴于大多数操作系统都支持SMP的缘故，目前使用最多的是SMP模式，由一个OS管理各个内核，并分配工作负载。但SMP在任务调度、进程管理等方面存在一定的性能开销，这会给实时性要求严格的采集系统性能造成不利影响。例如，专利CN106487909A提出了一种基于ARM和嵌入式linux的远程数据采集系统，系统的采集端由仅由一个arm芯片及其外设实现，获取的数据通过路由器传输至internet，上位机则从internet直接获取信息数据。专利CN101957808A提出了一种多CPU通信方法和系统，该系统基于SMP结构，通过中断和消息队列进行多CPU之间的交互；从CPU接收到主CPU触发的中断信号后，从CPU的内核从消息队列中获取所述数据，并通过SOCKET将所述数据传输到所述应用程序。上述专利为单CPU采集或基于SMP的多CPU采集模式，单CPU采集模式下，采集效率低下，无法兼顾上行和下行通道的实时性；基于SMP的多CPU采集模式虽对系统实时性有所改善，但鉴于linux自身的实时性弊端，无法满足硬实时性要求。目前数据采集系统多采用单CPU模式或多CPU对称多处理模式，单CPU采集模式下，频繁的任务调度切换会导致采集效率低下，无法及时地反馈采集数据、兼顾上行和下行通道的实时性；基于SMP的多CPU采集模式虽对系统实时性有所改善，一个CPU负责上行，另一个CPU负责下行，但鉴于linux自身的实时性弊端，在任务调度、进程管理等方面存在一定的性能开销，无法在如数据异常则需要即刻断电的硬实时性需求场景中使用。因此，有必要设计一种新的数据采集装置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于AMP的数据采集装置，本专利技术旨在解决采集设备采用单操作系统时，实时性受任务调度等影响而造成实时性下降的问题，该基于AMP的数据采集装置易于实施，数据采集及传输效率高。专利技术的技术解决方案如下：一种基于AMP的数据采集装置，包括第一CPU、第二CPU、采集设备组和存储器；存储器中设有消息队列；第一CPU和第二CPU均与存储器相连，第一CPU和第二CPU均能访问该消息队列；第一CPU的IO端口连接第二CPU的外部中断输入端口；第一CPU与第二CPU通过核间中断模式触发中断；采集设备组用于采集现场数据；采集设备组与第一CPU相连。所述的基于AMP的数据采集装置还包括与第二CPU相连的人机交互接口。人机交互接口连接有显示屏、键盘、触摸屏中的至少一种。第一CPU和第二CPU均采用Cortex-A9型CPU。第一CPU与采集设备组之间通过AI/DI接口、IIC接口、SPI接口、USB接口、232接口和485接口中的至少一种接口相连。第一CPU上装载有ucosii操作系统；在第二CPU上装载有linux操作系统。所述的基于AMP的数据采集装置还包括与第二CPU相连的通信模块；通信模块用于与手机或服务器通信。通信模块为以太网通讯模块、GPRS、3G、4G、5G、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块、WiFi通信模块中的至少一种。所述的消息队列为环形消息队列。第一CPU负责对底层设备数据的采集，单次数据采集完成或采集数据中有异常数据需要立即进行反馈时，第一CPU触发第二CPU的外部中断，从而通知第二CPU进行处理；第二CPU根据中断优先级的不同进入相应的中断服务程序，并在相应消息队列中提取消息并进行下一步的处理。AI信号采集模块DI信号采集模块采用满量程通道隔离、全差分输入设计。8路模拟量(电流量)输入；2路数字量(干接点)输入，RS485接口光电隔离和电源隔离技术，有效抑制闪电，雷击，ESD和共地干扰。具体的，数据采集方法说明如下：采用双CPU架构，双CPU架构中具有第一CPU和第二CPU，其中，第一CPU与采集设备组相连，负责数据采集，第二CPU负责对数据的提取、处理、整合和上发；上发是指上传到服务器、手机或上位机等；且第一CPU和第二CPU之间通过中断模式和消息队列进行信息交互。第一CPU装载ucosii操作系统；第二CPU装载linux操作系统。第一CPU初始化之后，建立消息队列。在第一CPU中，若单次数据采集完成或采集数据中有异常数据需要立即进行反馈时，第一CPU通过IO端口触发第二CPU的外部中断，通知第二CPU进行处理。第一CPU进行基本的(即原始的)数据采集，并对数据进行初步的判断，当有需要告警的异常数据或采集数据达到上发阈值时(如采集的数据个数达到1000个)，将数据填充到消息的结构体中，并推入消息队列以供读取。第一CPU根据上发数据的类型将相应的核间中断引脚拉低，从而触发第二CPU的外部中断。当第二CPU的硬件检测到中断引脚被拉低后，自动跳转至中断处理子程序；在中断处理子程序中将对消息队列里的消息进行读取和解析。当判断消息类型为亟待告警的消息时，直接从中断处理子程序中将告警数据打包并上发。当判断消息类型为非亟待告警的消息时(即正常的采集数据)，将flag标识置1；前台线程检测到flag标识置1后，对消息中所带的数据进行处理、整合和打包；最后，由人机交互接口完成数据的上发。第一CPU通过至少一个采集接口与采集设备组相连，第二CPU连接有至少一个显示终端。第一CPU的操作系统需要严格满足实时性需求，因此，只要操作系统精简、实时性高即可。因此，ucosii操作系统可用RTLinux，ecos等实时操作系统代替。第二CPU需要具备完善的文件管理，内存管理，任务调度等功能，且要保证嵌入式系统的稳定性。因此，只能采用在嵌入式设备中广泛运用且开源的linux操作系统进行移植。有益效果：本专利技术的基于AMP的数据采集装置，采用双Cortex-A9核的CPU，且摒弃了传统的SMP架构，以实时性很强的ucosii操作系统负责数据的采集，以具备完善的内存管理、任务调度等功能且稳定性好的linux操作系统负责对数据的提取、处理、整合和上发。两个操作系统之间通过中断和消息队列进行信息的交互。该专利无需外围电路设计，只需要由软件进行配置，代码开发模块性强，充分利用了CPU的资源，实现了采集系统采集效率的最大化。本专利技术充分利用基于实时性很高的ucosii和高稳定性的linux的AMP架构，数据采集效率高，且易于实施。附图说明图1为基于AMP的数据采集装置的总体结构示意图；图2为以双Cortex-A9核的芯片为例的硬件连接示意图；图3为第一CPU的数据处理流程图；图4为第二CP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AMP的数据采集装置，其特征在于，包括第一CPU、第二CPU、采集设备组和存储器；存储器中设有消息队列；第一CPU和第二CPU均与存储器相连，第一CPU和第二CPU均能访问该消息队列；第一CPU的IO端口连接第二CPU的外部中断输入端口；第一CPU与第二CPU通过核间中断模式触发中断；采集设备组用于采集现场数据；采集设备组与第一CPU相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于AMP的数据采集装置，其特征在于，包括第一CPU、第二CPU、采集设备组和存储器；存储器中设有消息队列；第一CPU和第二CPU均与存储器相连，第一CPU和第二CPU均能访问该消息队列；第一CPU的IO端口连接第二CPU的外部中断输入端口；第一CPU与第二CPU通过核间中断模式触发中断；采集设备组用于采集现场数据；采集设备组与第一CPU相连。2.根据权利要求1所述的基于AMP的数据采集装置，其特征在于，还包括与第二CPU相连的人机交互接口。3.根据权利要求2所述的基于AMP的数据采集装置，其特征在于，人机交互接口连接有显示屏、键盘、触摸屏中的至少一种。4.根据权利要求1所述的基于AMP的数据采集装置，其特征在于，第一CPU和第二CPU均采用Cortex-A9型CPU。5.根据权利要求1所述的基于AMP的数据采集装置，其特征在于，第一CPU与采集设备组之间通过AI/DI接口、IIC接口、SPI接口、USB接口、232接口和485接口中的至少一种接口相连。...

【专利技术属性】
技术研发人员：石雪倩，陈金玲，黎朝晖，瞿仕波，
申请(专利权)人：湖南利能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43