对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于数据采集技术领域，公开了一种对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置及方法，对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置包括：传感单元兼容多种传感器的接入，并利用接入的传感器采集数据；MCU微控制单元，处理利用不同总线的采集传感单元所接相应传感器采集的数据，并进行数据滤波、协调各个单元之间的工作；射频单元传输数据信息；调试及通信端口软件的调试与更新；电源单元为MCU微控制单元与传感单元提供电力支持；数据存储单元存储射频单元中所设置发射参数和新固件。本发明专利技术的对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集方法，能够针对不同应用场合，完成数值采集及计算的相关工作。

【技术实现步骤摘要】
对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置及方法
本专利技术属于数据采集
，尤其涉及一种对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置及方法。
技术介绍
目前：数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。而实时的数据采集需要及时的通信，把收到的数据传出去，实现数据采集。随着工业自动化水平的提高，数据采集的过程往往与工业控制环节联系在一起，形成一套完整的数据采集监控系统。很多业务部门如环保、气象、电力等行业以及科学研究领域如军事、海洋水文等往往有大量分布广泛的现场数据需要被自动采集、存储和传输，有的对数据采集及其应用技术提出了很高甚至苛刻的要求。如何构建实用性强、覆盖面广、灵活性好、数据处理效率高的远程数据采集系统，满足各方面对监测信息的需求，已成为一个重要的问题。现代数据采集技术的发展是建立在采集系统软硬件平台性能提高的基础之上。伴随着计算机技术的迅速发展，数据采集系统已由传统的测控电路发展为由微型计算机、接口电路、外部通用设备和工业生产对象等组成的现代数据采集与测控系统，并被广泛应用到各行各业。然而现有的数据采集技术通讯距离短，功耗高，维护成本高且数据处理单元完成相关数值计算及数据采集相关工作效果差。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的数据采集技术通讯距离短，功耗高，维护成本高且数据处理单元完成相关数值计算及数据采集相关工作效果差。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置及方法。本专利技术是这样实现的，一种对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置，所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置设置有：传感单元，由GPIO接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口及ADC接口、UART接口组成，用于兼容多种传感器的接入；同时用于利用接入的传感器采集数据；MCU微控制单元，采用基于Cortex-M3架构的STM32L151C8T6嵌入式处理器，用于处理利用不同总线的采集传感单元所接相应传感器采集的数据，并进行数据滤波；用于协调各个单元之间的工作；同时用于设置SX1278模块的工作模式，并控制射频单元的SX1278模块工作；射频单元，由SX1278模块以及串口通信端组成；用于传输数据信息；调试及通信端口，用于软件的调试与更新；电源单元，由锂离子聚合物电池，降压转换器TLV62565组成；用于为MCU微控制单元与传感单元提供电力支持；数据存储单元，为MCU微控制单元内部64Kb的Flash，用于存储射频单元中所设置包括接收频率、扩频因子、发送功率、信号带宽的发射参数和新固件。进一步，所述射频单元包括：所述SX1278模块，包括两片SX1278无线通讯芯片；用于全双工运行，传输所要发送和接收的数据；所述的两片SX1278无线通讯芯片中一片用于发送数据，另一片用于接收数据；所述SX1278无线通讯芯片设置有SCK端口、MOSI端口、MISO端口、NSS端口、DIO0～DIO5、RST端口；所述SCK端口用于MCU微控制单元给SX1278模块提供SPI时钟源；所述MOSI和MISO端口为SPI总线的数据输入输出端口；所述NSS为总线的片选端口，工作时置于低电平；所述DIO0～DIO5为通用I/O口，用于向MCU微控制单元提示当前的工作状态，信道活动监测模式CAD下，中断源的信号端口；所述RST端口，用于对SX1278模块进行复位工作，工作时低电平有效；所述SX1278模块利用MCU微控制单元的一路硬件SPI端口和两路串口，其中SX1276的复位端口可与MCU微控制单元的任何GPIO口连接。进一步，所述降压转换器包括：所述降压转换器，用于将DC5V电压转换成MCU微控制单元工作电压DC3.3V给节点供电、通过选择合适的电阻R23，R26，设置降压电路输出电压的大小。进一步，所述调试及通信端口由CH340G芯片及USB接口组成；所述CH340G芯片的TXD，RXD引脚截至嵌入式处理器的串口1引脚，UD+，UD-分别链接MicroUSB口的数据引脚。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置的对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集系统，所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集系统包括：主节点模块与从节点模块；所述主节点模块，包括协议解析单元，数据包发送单元，数据包接收单元；用于按照从节点设备的ID号对每个设备单独配置、查询射频参数，更新固件，重启设备；用于将新固件拆解成128子节的小数据包后进行数据包分批次发送；所述从节点模块，用于按照一定时间间隔采集数据，并对数据进行卡尔曼滤波，并将滤波后的数据按照一定协议发送；同时用于检查是否接收到来自主节点设备的新数据包，匹配ID号后接收数据并进行校验；并于每次接收完数据后，向主节点设备发送相应的参数数据包或应答信号；所述主节点模块与从节点模块之间可进行参数配置，参数查询，固件更新，设备重启。进一步，所述主节点模块包括：协议解析单元，用于根据所述四种不同的功能，发送不同协议帧的数据包；数据包发送单元，用于向从节点设备发送参数配置，参数查询，固件更新，设备重启功能的协议帧；数据包接收单元，用于向从节点设备发送完不同功能的协议帧后，接收来自从节点设备的应答信号数据包。进一步，所述参数配置协议由数据长度，帧模式，节点ID，发送通道，发送功率，接收频率，频带宽度，扩频因子，编码率，前导码，超时符号数和发送超时时间组成。进一步，所述从节点模块包括：数据采集及处理单元，用于读取总线信息或采集ADC通道信息获得数据，将所得数据进行卡尔曼滤波；数据包发送与接收单元，用于对滤波后的数据包通过LoRa无线通讯技术进行发送；并从节点设备向主节点设备发送收到数据包后的应答信号；协议解析单元，用于接收到来自主节点设备的数据包，并将数据包存入缓冲区时，对数据进行协议解析，识别帧模式，分解得到相应射频参数与固件包数据；射频参数更新单元，用于根据主节点设备发送来的数据包，设置LoRa通讯过程中所使用到的发射参数，并将新参数存储至Flash中；远程固件更新单元，用于接收来自主节点的固件更新包，并对每帧数据包进行解析与判别，判断数据包是否有误及丢包；同时于新固件接收完毕后进行IAP更新。低功耗休眠单元，用于控制从节点设备每次在发送完数据后，进入低功耗休眠模式；并等待延时时间到或接收到来自主节点设备的新数据，唤醒从节点设备。本专利技术的另一目的在于提供一种应用搭载所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置的对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集方法，所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集方法包括：步骤一，进行硬件外设的初始化，查看硬件界限是否正确，初始化成功后从STM32内部Flas本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置，其特征在于，所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置设置有：/n传感单元，由GPIO接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口及ADC接口、UART接口组成，用于兼容多种传感器的接入；同时用于利用接入的传感器采集数据；/nMCU微控制单元，采用基于Cortex-M3架构的STM32L151C8T6嵌入式处理器，用于处理利用不同总线的采集传感单元所接相应传感器采集的数据，并进行数据滤波；用于协调各个单元之间的工作；同时用于设置SX1278模块的工作模式，并控制射频单元的SX1278模块工作；/n射频单元，由SX1278模块以及串口通信端组成；用于传输数据信息；/n调试及通信端口，用于软件的调试与更新；/n电源单元，由锂离子聚合物电池，降压转换器TLV62565组成；用于为MCU微控制单元与传感单元提供电力支持；/n数据存储单元，为MCU微控制单元内部64Kb的Flash，用于存储射频单元中所设置包括接收频率、扩频因子、发送功率、信号带宽的发射参数和新固件。/n

【技术特征摘要】
1.一种对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置，其特征在于，所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置设置有：
传感单元，由GPIO接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口及ADC接口、UART接口组成，用于兼容多种传感器的接入；同时用于利用接入的传感器采集数据；
MCU微控制单元，采用基于Cortex-M3架构的STM32L151C8T6嵌入式处理器，用于处理利用不同总线的采集传感单元所接相应传感器采集的数据，并进行数据滤波；用于协调各个单元之间的工作；同时用于设置SX1278模块的工作模式，并控制射频单元的SX1278模块工作；
射频单元，由SX1278模块以及串口通信端组成；用于传输数据信息；
调试及通信端口，用于软件的调试与更新；
电源单元，由锂离子聚合物电池，降压转换器TLV62565组成；用于为MCU微控制单元与传感单元提供电力支持；
数据存储单元，为MCU微控制单元内部64Kb的Flash，用于存储射频单元中所设置包括接收频率、扩频因子、发送功率、信号带宽的发射参数和新固件。


2.如权利要求1所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置，其特征在于，所述射频单元包括：
所述SX1278模块，包括两片SX1278无线通讯芯片；用于全双工运行，传输所要发送和接收的数据；所述的两片SX1278无线通讯芯片中一片用于发送数据，另一片用于接收数据；
所述SX1278无线通讯芯片设置有SCK端口、MOSI端口、MISO端口、NSS端口、DIO0～DIO5、RST端口；
所述SCK端口用于MCU微控制单元给SX1278模块提供SPI时钟源；
所述MOSI和MISO端口为SPI总线的数据输入输出端口；
所述NSS为总线的片选端口，工作时置于低电平；
所述DIO0～DIO5为通用I/O口，用于向MCU微控制单元提示当前的工作状态，信道活动监测模式CAD下，中断源的信号端口；
所述RST端口，用于对SX1278模块进行复位工作，工作时低电平有效；
所述SX1278模块利用MCU微控制单元的一路硬件SPI端口和两路串口，其中SX1276的复位端口可与MCU微控制单元的任何GPIO口连接。


3.如权利要求1所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置，其特征在于，所述降压转换器包括：
所述降压转换器，用于将DC5V电压转换成MCU微控制单元工作电压DC3.3V给节点供电、通过选择合适的电阻R23，R26，设置降压电路输出电压的大小。


4.如权利要求1所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置，其特征在于，所述调试及通信端口由CH340G芯片及USB接口组成；
所述CH340G芯片的TXD，RXD引脚截至嵌入式处理器的串口1引脚，UD+，UD-分别链接MicroUSB口的数据引脚。


5.一种搭载如权利要求1-4任意一项所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集装置的对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集系统，其特征在于，所述对称信道下全双工窄带物联网泛用数据采集系统包括：
主节点模块与从节点模块；
所述主节点模块，包括协议解析单元，数据包发送单元，数据包接收单元；用于按照从节点设备的ID号对每个设备单独配置、查询射频参数，更新固...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晨煜，陈伟，周锋，郝笑，陈巍，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32