本发明专利技术公开了一种嵌入式网络化远程输入输出系统，包括ARM模块、I/O模块以及控制程序三部分，由ARM模块可动态地控制、管理的I/O模块可为1～256个，ARM模块运行WinCE5.0嵌入式操作系统，通过RS-232总线管理I/O模块，可通过Intranet和Internet网络完成分布式I/O控制，还通过网络传输部分与以太网之间收发数据，实现数据的网络传输及通过Internet网络对现场设备进行远程监控、数据采集；控制程序存储于ARM模块中的程序存储器(FLASH)里；I/O模块通过RS-232总线与ARM模块通讯，各输入输出功能模块完成现场信号的采集、转换，并对现场控制对象实施控制。本发明专利技术不依赖PC机、费用低、易推广、使用灵活、易于维护、外围资源丰富，并采用占先式实时操作系统的网络化远程输入输出系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动控制领域，具体涉及一种嵌入式网络化远程输入输出系统。
技术介绍
随着Internet应用的日益普及,信息共享的程度不断提高。传统的Internet应用以PC为中心，当今的Internet应用将转向以嵌入式设备为中心。对于以单片机应用系统为中心的小型嵌入式设备，怎样利用方便的Internet资源将嵌入式设备的信息共享到Internet上,成为当今电子产品开发的重点。IA(Internet Appliance)概念的流行表明Internet应用已经进入嵌入式Internet时代。据网络专家的预测,将来在Internet上传输的信息中，将有70%的信息来自于小型嵌入式系统。其中，利用单片机实现嵌入式Internet方案的技术难点在于 1、如何利用单片机自身有限的资源对信息进行TCP/IP协议处理，使之变成可以在Internet上传输的IP数据包；· 2、在单片机中运行实时内核。从解决这一技术问题出发，目前有如下几种方案 I. Gateway+专用网采用专用网络(如RS-232，RS-232，CAN Bus等)把一小批单片机连接在一起，然后再将该专用网络连接到一个PC上，该PC作为网关将专用网络上的信息转换为TCP/IP协议数据包，然后发到网上实现信息共享。该方案可以连接多种单片机。缺占-^ \\\ a.需要依赖PC机作网关进行协议转换，在多个单片机系统分散的情况下，专用网络布线极为不便； b.需要在PC机上安装专门的协议转换软件，该软件通常由专门的第三方软件商提供，费用较高。2. 32位MCU+RT0S:采用32位的高档单片机，在RTOS (实时多任务操作系统)的平台上进行软件开发，在嵌入式系统中实现TCP/IP的协议处理。由于采用高档单片机，该方案可以完成很多复杂的功能。但这种方案存在如下缺点需要购买或选用免费的RTOS开发软件，对开发人员的开发能力要求较高。3. ARM MCU+嵌入式软件包采用Pollux公司提供的32位单片机即可实现Internet接入功能。由于该单片机是迄今世界上最快的单片机(每秒I亿条指令)之一，可以实现实时多任务操作(时间片轮询)。在MCU执行数据采集和控制功能的同时可把数据打包，发送到Internet上。该方案具有如下优点 a.不依赖PC机，实现32位单片机系统直接接入Internet，整个系统完全自给自足； b.使用外围器件少，系统成本低； C.由于Pollux公司免费提供用于Internet处理的软件模块,使开发周期大大缩短，开发成本大大降低。缺点外围资源少，不是占先式的实时操作系统。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术所存在的不足，提供一种嵌入式网络化远程输入输出系统。本系统不依赖PC机、费用低、易推广、使用灵活、易于维护、外围资源丰富，并采用占先式实时操作系统的网络化远程输入输出系统，其通过32位单片机实现Internet网络通讯的手段，与异地网络上的计算机实现远程联接；通过RS-232接口与现场I/O模块连接，来完成设备的监测、监控、诊断和维护，并借助计算机网络技术，最终实现设备的维修和故障排除。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是 一种嵌入式网络化远程输入输出系统，它包括ARM模块、I/O模块以及控制程序三部分，所述由ARM模块可动态地控制、管理的所述I/O模块可为I 256个，所述的ARM模块包括开关量输入模块(DI)、开关量输出模块(DO)，ARM模块运行WinCE5. 0嵌入式操作系统，通过RS-232总线管理I/O模块，可通过Intranet和Internet网络完成分布式I/O控制，还通过网络传输部分与以太网之间收发数据，实现数据的网络传输及通过Internet网 络对现场设备进行远程监控、数据采集；控制程序存储于ARM模块中的程序存储器(FLASH)里；1/0模块通过RS-232总线与ARM模块通讯，各输入输出功能模块完成现场信号的采集、转换，并对现场控制对象实施控制。对于上述技术方案，专利技术人还有进一步的详细优化措施。作为优化，所述ARM模块包括 第一单片机(CPU1)； 动态数据存储器(SDRAM)，存储ARM模块中第一单片机(CPU1)运行的控制程序，还存储所述I/O模块采集的现场数据； 非易失性数据存储器(NVRAM)，主要存放为ARM模蛱设定的信息参数，并由第一单片机(CPU1)读取； 程序存储器(FLASH)，用来存放操作系统内核程序、网络协议TCP ( UDP)/IP、各功能控制程序模块和RS-232接口通讯协议，并通过第一单片机(CPU1)运行控制程序模块中RS-232通讯模块程序，经RS-232接口与I/O模块相连； 时钟(CLOCK)，为ARM模块提供时间信息； 物理层(PHY)，与第一单片机(CPUl)连接，用来完成TCP/IP网络协议中的第一层部分； RS-232总线，连接ARM模块和各I/O模块，进行数据通讯操作，I/O模块的初始化参数以及采集的现场数据通过该总线送往ARM模块的动态数据存储器及非易失性数据存储器，通过此接口，主要主站完咸I/O模块的识别、数据通讯操作。ARM模块提供网络连接的物理接口可为以下的一种方式或其组合方式一是通过超五类非屏蔽双绞线经RJ45接口接入以太网方式，通过10M/100M网络物理层驱动组成的以太网接口连接到以太网(Internet)上；二是通过150M WiFi模块通讯。所述ARM模块既可以作为以太网现场的接入设备，也可作为RS-232通讯的主设备，第一单片机通过其内部集成介质访问控制器(MAC)对发送的数据进行编码，同时在接收数据过程中能自动地利用介质访问控制器对接收数据进行帧校验。进一步，开关量输入模块主要由第二单片机及第一光电隔离器组成，外界各种开关信号为光电隔离器输入信号，第一光电隔离器输出信号送至第二单片机，第二单片机经RS-232接口与ARM模块通信，将输入数据传送给ARM模块。开关量输出模块主要由达林顿驱动器、第二单片机及第二光电隔离器组成，第二单片机经RS-232接口与ARM模块通信，通讯信息是的输入信号，输出端经第二光电隔离器至达林顿驱动器，达林顿驱动器输出信号分八路经继电器至控制现场。I/O模块包括开关量输出模块、开关量输入模块中的每个模块都包括一个配置信息存储器，与单片机相连，与ARM模块连接采用标准的RS-232接口方式，根据选用RS-232接口的驱动芯片不同，最多可连接256个I/O模块，ARM模块能够自动识别I/O模块的类型，I/O模块内部按照ARM模块的配置信息可以进行数据的线性化及量程转换，存储组态信息，完成对现场信号的采集和转换。所述控制程序模块包括RS-232通讯模块、设备组态模块、数据采集/存储模块、数据诊断报警模块、数据传送模块以及控制台通信模块，其中 RS-232模块为系统与系统I/O模块间提供数据访问通道； 设备组态模块用于配置现场设备参数，所述的现场设备参数包括系统IP地址、I/O模块的识别与配置参数、报警配置信息、RS-232总线参数、数据采集率以及RS-232通信参数等; 数据采集/存储模块通过RS-232通讯模块读取由I/O模块采集的现场数据信息并进行存本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种嵌入式网络化远程输入输出系统，其特征在于，它包括ARM模块、I/O模块以及控制程序三部分，所述由ARM模块可动态地控制、管理的所述I/O模块可为I 256个，所述的ARM模块包括开关量输入模块(DI)、开关量输出模块(DO)，ARM模块运行WinCE5. 0嵌入式操作系统，通过RS-232总线管理I/O模块,可通过Intranet和Internet网络完成分布式I/O控制，还通过网络传输部分与以太网之间收发数据，实现数据的网络传输及通过Internet网络对现场设备进行远程监控、数据采集；控制程序存储于ARM模块中的程序存储器(FLASH)里；1/0模块通过RS-232总线与ARM模块通讯，各输入输出功能模块完成现场信号的采集、转换，并对现场控制对象实施控制。2.根据权利要求I所述的嵌入式网络化远程输入输出系统，其特征在于，所述ARM模块包括 第一单片机(CPU1)； 动态数据存储器(SDRAM)，存储ARM模块中第一单片机(CPU1)运行的控制程序，还存储所述I/O模块采集的现场数据； 非易失性数据存储器(NVRAM)，主要存放为ARM模蛱设定的信息参数，并由第一单片机(CPU1)读取； 程序存储器(FLASH)，用来存放操作系统内核程序、网络协议TCP ( UDP)/IP、各功能控制程序模块和RS-232接口通讯协议，并通过第一单片机(CPU1)运行控制程序模块中RS-232通讯模块程序，经RS-232接口 与I/O模块相连； 时钟(CLOCK)，为ARM模块提供时间信息； 物理层(PHY)，与第一单片机(CPUl)连接，用来完成TCP/IP网络协议中的第一层部分； RS-232总线，连接ARM模块和各I/O模块，进行数据通讯操作。3.根据权利要求I所述的嵌入式网络化远程输入输出系统，其特征在于，开关量输入模块(DI)由第二单片机(CPU2)、多路开关转换器(MUX)及第一光电隔离器(OPH)组成，第二单片机...
【专利技术属性】
技术研发人员：湛红晖，陈钧，白亚建，
申请(专利权)人：苏州伦科思电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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