用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统。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。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统。
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I、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。针对这一技术问题出发，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，但存在以下缺点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。该方案的外围资源少，不是占先式的实时操作系统。
技术实现思路
本技术目的在于针对现有技术所存在的不足，提供一种用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统。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，本技术提供的技术方案是—种用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统,所述的ARM处理系统通过RS-232总线管理I/O模块，所述ARM处理系统包括第一单片机(CPU1)；动态数据存储器(SDRAM)，存储ARM处理系统中第一单片机(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处理系统设定的信息参数，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处理系统提供时间信息；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处理系统和各I/O模块，进行数据通讯操作。对于上述技术方案，专利技术人还有进一步的优化实施方案。进一步,所述的ARM处理系统还包括开关量输入模块(DI )、开关量输出模块(D0),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(OPTl)组成，第二单片机(CPU2)通过开关转换器(MUX)选择输入被测信号，信号经第一光电隔离器(0PT1)，送至第二单片机(CPU2)，再通过RS-232接口与ARM处理系统通讯，在第一模数/转换器(A/D1)和第二单片机(CPU2)之间设有第一光电隔离器(0PT1)。更进一步，开关量输出模块(D0)主要由第二单片机(CPU2)及第二光电隔离器(0PT2)组成，第二单片机(CPU2)输入信号来自ARM处理系统，其输出信号经第二光电隔离器(0PT2)送至外围控制设备。另外，开关量输入模块(DI)、开关量输出模块(DO)中的每个都包括一个配置信息存储器(EEPROM)，与单片机相连。进一步，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储；数据诊断报警模块根据设备组态模块所提供的报警配置信息并结合数据采集/存储模块所才记得到的数据监测I/o数据的异常报警，同时所述的数据诊断报警模块存储报警信息并将报警信息通过电子邮件发送至管理人员；数据传送模块根据用户组态信息，利用以太网将现场所采集数据发送至远程服务中心；控制台通信模块提供嵌入式数据发布功能，使用户使用标准的TCP套接字(socket)连接即可以访问现场的实时/历史数据及查询设备的报警信息，同时通过TCP服务提供相应的设备配置功能。相比于现有技术中的解决方案，本技术优点是I.应用广泛。可以应用于机械制造、石油、化工、石化、制药、冶金、采矿、电力、食品加工、能源、消防、银行监控等行业的自动化控制领域。2.具有分散控制特点。本专利技术废弃了 DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的控制功能和DCS的输入/输出功能分散到RS-232总线上的现场设备，实现了彻底的·分散控制，体现了系统结构的高度分散性。3.具有自动化综合能力。本专利技术突破了 DCS系统中由专用网络的封闭系统采用一对一的设备连绒，按控制回路分别进行连接来实现所造成的弊端，把基于封闭、专用的解决方案变成了基于公开化、标准化的解决方案。采用了本系统，能够把原DCS系统中处于控制室的控制模块、输入输出模块置于现场设备，便于将规范的自动化设备通过RS-232总线连成系统，实现综合自动化的各种功能。4.本专利技术具有使用的灵活性。模块间采用RS-232接口，用户很容易根据自己的需要，搭建自己的控制系统；同时，I/o模块采用标准的输入输出信号，也很容易与现场的传感器进行连接，对现场的设备监控。5.具有现场设备的智能化与功能自治性。本专利技术将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统，其特征在于，所述的ARM处理系统通过RS？232总线管理I/O模块，所述ARM处理系统包括：第一单片机(？CPUl)；动态数据存储器（SDRAM），存储ARM处理系统中第一单片机(？CPUl)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处理系统设定的信息参数，并由第一单片机(？CPUl)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(？CPUl)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处理系统提供时间信息；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处理系统和各I/O模块，进行数据通讯操作。

【技术特征摘要】
1.一种用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统，其特征在于，所述的ARM处理系统通过RS-232总线管理I/O模块，所述ARM处理系统包括 第一单片机(CPU1)； 动态数据存储器(SDRAM)，存储ARM处理系统中第一单片机(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处理系统设定的信息参数，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处理系统提供时间信息； 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处理系统和各I/O模块，进行数据通讯操作。2.根据权利要求I所述的用于嵌入式网络化远程输入输出系统的ARM处理系统，其特征在于，所述的ARM处理系统还包括开关量输入模块(DI )、开关量输出模块(DO),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(OPTl)组成，第二单片机(CPU2)通过开关转换器(MUX)选择输入被测信号，信号经第一光电隔离器(0PT1)，送至第二单片机(CPU2)，再通过RS-232接口与ARM处理系统通讯，在第一模数/转换器(A/D1)和第二单片机(CPU2)之间设有第一光电隔离器(0PT1)。3.根据权利要求I所述的用于嵌入式...

【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：实用新型
国别省市：