一种嵌入式多接口数据采集与处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于数据采集与处理终端设备的技术领域，具体地说，涉及一种嵌入式多接口数据采集与处理装置，该装置包括：嵌入式硬件主板和设置在嵌入式硬件主板上的主嵌入式硬件平台和多个子嵌入式硬件平台；主嵌入式硬件平台通过CAN

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式多接口数据采集与处理装置


[0001]本专利技术属于数据采集与处理终端设备的
，具体地说，涉及一种嵌入式多接口数据采集与处理装置。

技术介绍

[0002]当前，制造业正处于转型升级的关键时期，新一代的信息技术正与生产制造技术紧密融合，各式各样的物联网应用十分广泛，实现生产设备互联互通已经成为工业自动化的发展趋势。以生产设备作为信息感知的节点，在物联网环境中，分布着数以万计的数据节点，每个节点在工作时间内都在进行数据更新。由于数据信息完全分散，节点支持数据传输协议不尽相同，给数据采集、数据查询带来很大的难度。
[0003]在工业自动化、汽车电子、传感器网络等领域，对计算和控制、数据采集、设备间通信等有功能要求，多种不同类型的应用需求通常需要定制化的硬件设计，例如，目前常用的工控设备通信接口有RS-232、RS-485、RS-422、CAN和网络，由于各个接口协议不同，各种通信结构的协议不兼容，使得异构网络之间的操作和信息交互难以进行，带来了制作成本的提高，降低了硬件产品迭代升级速度，因此，目前并没有一种能够支持多接口类型的数据采集与处理设备。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种嵌入式多接口数据采集与处理装置，其特征在于，该装置包括：嵌入式硬件主板和设置在嵌入式硬件主板上的主嵌入式硬件平台和多个子嵌入式硬件平台；主嵌入式硬件平台通过CAN-FD总线与多个子嵌入式硬件平台连接，将每个子嵌入式硬件平台与对应的外部设备连接，将各自采集的数据发送至主嵌入式硬件平台进行处理或响应主嵌入式平台的指令。
[0005]作为上述技术方案的改进之一，所述主嵌入式硬件平台和多个子嵌入式硬件平台均为嵌入式硬件平台；
[0006]所述嵌入式硬件平台上设置中央处理器，该中央处理器上设置电源及信号双隔离的CAN-FD总线通信接口；
[0007]该中央处理器上还连接有便于外部设备连接的RS232-RS485-RS422集中式通信接口，用于提供RS232接口模式、RS485接口模式或RS422接口模式中的任意一种接口电平；
[0008]该中央处理器上还连接有具有I2C接口的EEPROM芯片，用于存储嵌入式硬件平台的参数配置数据；
[0009]该中央处理器上还连接有具有QSPI接口的Flash芯片，用于存储嵌入式硬件平台在运行过程中的状态数据和日志数据；
[0010]该中央处理器上还连接有便于外部设备连接的第一连接器，用于提供UART接口、I2C接口和SPI接口；中央处理器的TTL电平的UART接口、SPI接口、I2C接口及若干GPIO管脚引出至第一连接器上；
[0011]该中央处理器上还连接有便于外部设备连接的第二连接器，用于提供UART接口、SPI接口和RMII接口；中央处理器的TTL电平的UART接口、SPI接口、RMII接口及若干GPIO管脚引出至第二连接器上。
[0012]作为上述技术方案的改进之一，所述RS232-RS485-RS422集中式通信接口包括多功能接口芯片和第三连接器，该多功能接口芯片的信号侧具有TTL电平的管脚配置在接口侧实现RS232、RS485、RS422中任一种接口电平。
[0013]作为上述技术方案的改进之一，所述多功能接口芯片通过与中央处理器相连接的信号侧的管脚配置提供包括RS232接口模式、RS485接口模式或RS422接口模式的任意一种接口电平，当中央处理器具有多个USART接口时，USARTn表示第n组接口；其具体配置结构如下：
[0014]RS232接口模式的功能配置结构：中央处理器通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十一管脚配置为低电平，此时，中央处理器的逻辑输出USARTn_TX管脚和逻辑输入USARTn_RX管脚分别对应的接入多功能接口芯片的第十六管脚和第七管脚，多功能接口芯片的第五管脚和第十四管脚分别作为RS232接口电平的输出和输入；
[0015]RS485接口模式的功能配置结构：中央处理器通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十一管脚配置为高电平，通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十二管脚配置为高电平，此时，中央处理器的逻辑输出USARTn_TX管脚和逻辑输入USARTn_RX管脚分别对应的接入多功能接口芯片的第十六管脚和第八管脚；中央处理器的USARTn_DE管脚作为RS485接口的输入/输出控制信号接入多功能接口芯片的第十五管脚，多功能接口芯片的第六管脚和第五管脚作为RS485接口电平的差分输入/输出的正和负；
[0016]RS422接口模式的功能配置结构：中央处理器通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十一管脚配置为高电平，通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十二管脚配置为低电平，此时，中央处理器的逻辑输出USARTn_TX管脚和逻辑输入USARTn_RX管脚分别接入多功能接口芯片的第十六管脚和第八管脚，多功能接口芯片的第十三管脚和第十四管脚分别为RS422电平的差分输入正和差分输入负，多功能接口芯片的第六管脚和第五管脚分别作为RS422电平的差分输出正和差分输出负；
[0017]中央处理器具备管脚复用功能，并且，至少有两个管脚可配置为同一个USARTn_RX逻辑输入功能，该两个管脚分别连接多功能接口芯片第七管脚和第八管脚。
[0018]作为上述技术方案的改进之一，所述多功能接口芯片通过与中央处理器相连接的信号侧的管脚配置提供RS232接口模式的接口电平需要通过中央处理器进行接口模式配置，其具体过程为：
[0019]读取EEPROM芯片，根据RS232接口模式的配置参数，确定当前集中式接口的工作模式为RS232接口模式；
[0020]配置多功能接口芯片第十一管脚所连接的中央处理器管脚为GPIO功能，且输出低电平；
[0021]配置多功能接口芯片第十六管脚所连接的中央处理器管脚为USARTn_TX功能，作为USART的逻辑输出；
[0022]配置多功能接口芯片第七管脚所连接的中央处理器管脚为USARTn_RX功能，作为USART的逻辑输入。
[0023]作为上述技术方案的改进之一，所述多功能接口芯片通过与中央处理器相连接的信号侧的管脚配置提供RS485接口模式的接口电平，其具体过程为：
[0024]读取EEPROM芯片，根据RS485接口模式配置参数，确定当前集中式接口工作模式为RS485模式；
[0025]配置多功能接口芯片第十一管脚所连接的中央处理器管脚为GPIO功能，且输出高电平；
[0026]配置多功能接口芯片第十二管脚所连接的中央处理器管脚为GPIO功能，且输出高电平；
[0027]配置多功能接口芯片第十六管脚所连接的中央处理器管脚为USARTn_TX功能，作为USART的逻辑输出；
[0028]配置多功能接口芯片第八管脚所连接的中央处理器管脚为USARTn_RX功能，作为USART的逻辑输入；
[0029]配置多功能接口芯片第十五管脚所连接的中央处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式多接口数据采集与处理装置，其特征在于，该装置包括：嵌入式硬件主板和设置在嵌入式硬件主板上的主嵌入式硬件平台和多个子嵌入式硬件平台；主嵌入式硬件平台通过CAN-FD总线与多个子嵌入式硬件平台连接，将每个子嵌入式硬件平台与对应的外部设备连接，将各自采集的数据发送至主嵌入式硬件平台进行处理或响应主嵌入式平台的指令。2.根据权利要求1所述的嵌入式多接口数据采集与处理装置，其特征在于，所述主嵌入式硬件平台和多个子嵌入式硬件平台均为嵌入式硬件平台；所述嵌入式硬件平台上设置中央处理器，该中央处理器上设置电源及信号双隔离的CAN-FD总线通信接口；该中央处理器上还连接有便于外部设备连接的RS232-RS485-RS422集中式通信接口，用于提供RS232接口模式、RS485接口模式或RS422接口模式中的任意一种接口电平；该中央处理器上还连接有具有I2C接口的EEPROM芯片，用于存储嵌入式硬件平台的参数配置数据；该中央处理器上还连接有具有QSPI接口的Flash芯片，用于存储嵌入式硬件平台在运行过程中的状态数据和日志数据；该中央处理器上还连接有便于外部设备连接的第一连接器，用于提供UART接口、I2C接口和SPI接口；中央处理器的TTL电平的UART接口、SPI接口、I2C接口及若干GPIO管脚引出至第一连接器上；该中央处理器上还连接有便于外部设备连接的第二连接器，用于提供UART接口、SPI接口和RMII接口；中央处理器的TTL电平的UART接口、SPI接口、RMII接口及若干GPIO管脚引出至第二连接器上。3.根据权利要求2所述的嵌入式多接口数据采集与处理装置，其特征在于，所述RS232-RS485-RS422集中式通信接口包括多功能接口芯片和第三连接器，该多功能接口芯片的信号侧具有TTL电平的管脚配置在接口侧实现RS232、RS485、RS422中任一种接口电平。4.根据权利要求3所述的嵌入式多接口数据采集与处理装置，其特征在于，所述多功能接口芯片通过与中央处理器相连接的信号侧的管脚配置提供包括RS232接口模式、RS485接口模式或RS422接口模式的任意一种接口电平，当中央处理器具有多个USART接口时，USARTn表示第n组接口；其具体配置结构如下：RS232接口模式的功能配置结构：中央处理器通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十一管脚(11)配置为低电平，此时，中央处理器的逻辑输出USARTn_TX管脚和逻辑输入USARTn_RX管脚分别对应的接入多功能接口芯片的第十六管脚(16)和第七管脚(7)，多功能接口芯片的第五管脚(5)和第十四管脚(14)分别作为RS232接口电平的输出和输入；RS485接口模式的功能配置结构：中央处理器通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十一管脚(11)配置为高电平，通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十二管脚(12)配置为高电平，此时，中央处理器的逻辑输出USARTn_TX管脚和逻辑输入USARTn_RX管脚分别对应的接入多功能接口芯片的第十六管脚(16)和第八管脚(8)；中央处理器的USARTn_DE管脚作为RS485接口的输入/输出控制信号接入多功能接口芯片的第十五管脚(15)，多功能接口芯片的第六管脚(6)和第五管脚(5)作为RS485接口电平的差分输入/输出的正和负；RS422接口模式的功能配置结构：中央处理器通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十
一管脚(11)配置为高电平，通过GPIO管脚将多功能接口芯片的第十二管脚(12)配置为低电平，此时，中央处理器的逻辑输出USA...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大鹏，马晓川，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：