一种分布式网络化数据采集装置，基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ开发平台、以ＡＲＭ９２０Ｔ为内核的ＡＲＭ９ＣＰＵ作为中央处理器，采用多个数据采集装置与主控机组成系统，主控机实现采集数据的动态显示和多个采集装置的协调控制，数据采集装置通过传输介质与主控机或其它设备相连，采用分布式数据采集网络，多卡组网操作，用集线器组网，采用若干根双绞线连接各个分布点的数据采集装置，每台数据采集装置连接多路不同类型的传感器，传感器采集各种不同类型的连续信号，整个装置在主控机的各种控制下，实现多个数据采集装置同时工作的多点数据采集。本发明专利技术装置实现多点实时高速数据采集，采集的数据更加准确，精度更高，适合各种场合，各种协议下的网络通信，具有良好的可扩充性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信息
，特别涉及一种分布式网络化数据采集装置。
技术介绍
由于现场应用环境的复杂多样，致使对数据采集装置的要求也不尽相同，综观已知
中的数据采集装置，普遍存在着信号处理速度有限，集成化水平低，不能实现分布式数据采集和远程数据综合处理，不能满足复杂工况要求，数据吞吐量有限等问题。例如名称为“数据采集传感器”，涉及一种新型的水表、电表、气表等仪表数据采集及传输领域内的无源远传数据采集器传感器，主要适用于目前流行的各类计数直读式仪表数据的采集、存储和传输。该数据传感器只能与直读式仪表连接。又如名称为“远程数据采集传输系统”，该远程数据采集传输系统包括一个数据采集终端，通过RS232串口/通用串行总线接口连接主处理器，该处理器连接、接收并对数据采集终端采集的数据进行压缩处理，然后将处理的数据发送给传输模块。其特点是实现数据的无线传输。但无线传输成本高，且因天气等因素影响，数据传输稳定性差。该专利产品有一个数据采集终端，所以不能实现长距离内的多点数据采集。综上所述，现有相关数据采集装置的不足之处主要表现在1)采集信号种类单一，只能采集离散信号，不能处理连续信号，导致装置通用性不强，应用领域有限。2)采集点单一，无法满足要求长距离多点数据采集、同步分析处理的复杂工况要求，对复杂工况的适应能力不强，且处理速度不高，可扩展性不强。3)通信能力不强。由于单片机采用串行接口通过通讯发射装备实现数据远传，所以难以保证高速实时数据的传输，更难以实现网络通信，或是现有系统对数据采集装置及与通讯设备连接是“绑定的”，当现场环境改变或外部设备需要更新时，就必须调整接口设备并修改控制系统的源程序，从而导致系统维护相对困难。4)数据处理速度有待提高。由于指令处理的复杂度和CPU与存储器等外设通信时的速度瓶颈等原因导致系统的数据处理速度不高，不能适应如图像处理等对数据处理速度要求很高的场合。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种分布式网络化数据采集装置。本专利技术涉及一种基于嵌入式Linux开发平台、以ARM920T为内核的ARM9CPU作为中央处理器的分布式网络化数据采集装置，适于在复杂的工业监控中需要实时采集多点信号的领域推广应用。本专利技术的技术解决方案采用多个数据采集装置与主控机组成系统，图1为其连接示意图。主控机可通过数据采集软件来实现采集数据的动态显示和多个采集装置的协调控制。数据采集装置通过传输介质(如双绞线、光纤等)与主控机或其它设备相连，采用分布式数据采集网络，多卡组网操作，用集线器(HUB)组网(通道扩展16×卡数)；实现多个数据采集装置同时工作的多点数据采集，采用若干根双绞线(或光纤)连接各个分布点的数据采集装置，每台数据采集装置又可连接多路不同类型的传感器(每个传感器可以采集各种不同类型的连续信号)。数据采集装置个数(即采集点数)视具体工况而定。主控机对数据采集装置的控制包括系统启动后，主控机通过一个选通信号决定具体选通哪路数据采集装置采集数据，主控机等待数据采集装置返回的成功启动信号。数据采集装置接收到选通信号后，系统启动，由嵌入式系统程序完成数据采集装置的初始化工作，并向主控机发回一个数据采集装置成功启动的信号。主控机若未接收到数据采集装置返回的信号，则发出警告，指出有可能出现故障的数据采集装置编号，工作人员可到现场勘查，进而排除故障。主控机同时完成采集数据的实时显示。本专利技术的数据采集装置，如图2所示，包括基于ARM9内核的嵌入式微控制器1，基于ARM9内核的ARM芯片内部的串行口2，GPS接收芯片9，复位芯片10，时钟芯片11，ARM芯片内部的IIC接口12，电源芯片13，Flash芯片14，SDRAM芯片21，LCD显示器15，小型键盘16，，以太网控制器20，芯片内部USB接口18，USB/串口转换器19，高性能A/D转换器3，集成化数字/模拟信号滤波电路6，ARM芯片内部的计数器7，嵌入式操作系统调试接口电路JTAG接口8。其连接是嵌入式微控制器S3C2410通过XCLK引脚连接时钟晶振芯片OSC，时钟晶振芯片OSC的VCC引脚外挂3.3V电源芯片LD1117525；复位芯片MAX811通过nRSET引脚连接到嵌入式微控制器S3C2410，并将VCC引脚外挂3.3V电源芯片LD1117525；Flash存储器SST39LF160映射在嵌入式微控制器S3C2410的Bank0区域内，并将嵌入式微控制器S3C2410的地址线“左移”一位，即嵌入式微控制器S3C2410的ADDR1连接Flash存储器SST39LF160的A0，SDRAM存储芯片IS42S16400的地址映射在嵌入式微控制器S3C2410的Bank6内；A/D转换器AC1568通过USB/串口转换器连接到嵌入式微控制器S3C2410的USB接口；集成化数字/模拟滤波电路(如图5(b))通过40PIN插槽连接A/D转换器AC1568；集成化数字/模拟滤波电路通过数据线连接不同种类的传感器，处理各种连续或离散信号；嵌入式微控制器S3C2410通过IIC口连接矩阵式键盘；嵌入式微控制器S3C2410通过IIC接口连接LCD显示器SMG240128A，通过UART口(串口2)连接GPS接收芯片GSU-4的XDATA28和XDATA29管脚。集成化数字/模拟信号滤波电路送出的方波信号通过ARM芯片的EINT引脚线连接到ARM芯片内部的外部中断源，实现对数字信号的计数，如图5(a)所示。中央处理器采用基于ARM 920T的SOC高性能低功耗片上系统应用32位处理器，具有16K指令和16K数据的Cache，存贮器管理MMU，AHB总线接口和Thumb16指令系统，芯片处理速度为1.1MIPS/MHZ，时钟频率达200MHZ。本专利技术装置采用嵌入式Linux操作系统，采用汇编和C语言混合编程，汇编语言完成系统初始化、堆栈设置、中断向量设置、开中断等底层操作，C语言完成具体的过程代码编写。可提高程序处理速度，利于今后扩展时的程序修改。嵌入式微控制器通过USB接口连接USB/串行口转换器，将一个USB口扩展成两个RS232串口和两个RS485接口，RS232接口再与A/D转换器连接，完成采集信号的模数转换。这种连接方式在扩充了装置的接口数量的同时，在硬件方面充分利用了USB接口在速度和稳定性方面的优势，在用户角度仍然使用应用最为熟悉的串行口进行通信。嵌入式微控制器可通过串行接口与GPS接收芯片相连，完成数据采集装置系统时钟的初始化和各个采集装置时钟的统一校时功能。A/D转换接口电路是数据采集装置数据采集系统前向通道的重要环节，可完成一个或多个模拟信号转化为数字信号，以便系统作进一步处理。本系统采用16位A/D板AC1568，提供32路单端输入和16路双向差分输入，范围10伏(-5伏～+5伏)，输入通道建立速度10微秒(放大倍率为4、8时为20微秒)，精度16位。AC1568可广范应用于各种模拟量的测量，仪表的计算机接口及多路模拟信号的测量。嵌入式微控制器通过IIC 12接口电路与LCD显示器和小型键盘相连，可在数据采集装置上安装LCD，实时显示采集到的数据值，可通过小型键盘完成必要的输入。嵌入式微控制器通过串行口与GPS本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分布式网络化数据采集装置，其特征在于基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ开发平台、以ＡＲＭ９２０Ｔ为内核的ＡＲＭ９ＣＰＵ作为中央处理器，采用多个数据采集装置与主控机组成系统，主控机实现采集数据的动态显示和多个采集装置的协调控制，数据采集装置通过传输介质与主控机或其它设备相连，采用分布式数据采集网络，多卡组网操作，用集线器组网，采用若干根双绞线或光纤连接各个分布点的数据采集装置，每台数据采集装置连接多路不同类型的传感器，传感器采集各种不同类型的连续信号，整个装置在主控机的控制下，实现多个数据采集装置同时工作的多点数据采集。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张化光，冯健，杨东升，孙秋野，宋崇辉，刘金海，刘秀翀，王智良，孙凯，任河，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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