專利名稱：基于irl和gprs的遠程數(shù)據(jù)采集組件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集技術，尤其涉及一種基于IRL和GPRS的遠程數(shù)據(jù)采集組件。
背景技術：
北京世偉公司的基于WEB的嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)，產(chǎn)品開發(fā)的重點在于現(xiàn)場控制單元，該單元是具有網(wǎng)絡接口的控制計算機(使用x86處理器)，它帶有數(shù)據(jù)采集與調(diào)理接口和網(wǎng)絡接口。使得控制終端又是一臺Web服務器，可以直接接入局域網(wǎng)。
深圳市藍津信息技術有限公司的嵌入式Web信號采集儀是利用嵌入式PC網(wǎng)絡化測控軟件集成開發(fā)平臺設計的一個典型的網(wǎng)絡化遠程測控產(chǎn)品，其硬件為PC104+A/D卡，軟件為ROM DOS+TCP/IP通訊模塊+Modem通訊模塊+RS232通訊模塊+Web服務器+信號采集模塊，用戶可以通過網(wǎng)絡、電話線等模式進行遠程信號采集與控制。
華中科技大學機械學院何嶺松、王峻峰等實驗的嵌入式PC和DOS開發(fā)網(wǎng)絡化遠程監(jiān)測裝置，嵌入式PC主要包括單板計算機(SBC)、PC104計算機和餅干機，其技術特點是將PC機的主要硬件(CPU、RAM、磁盤、擴展槽、I/O口、網(wǎng)絡等)集成在一張信用卡大小的主板上，設計了一個Winsock風格的DOS TCP/IPStack，一個TCP/IP Socket只需要4KB RAM就可以了。但僅支持TCP/IP是不夠的。為實現(xiàn)基于Web的應用，使其能夠用瀏覽器、FTP、Email等Internet軟件對嵌入式系統(tǒng)進行遠程操作與控制，我們在基本的TCP/IP功能的基礎上按嵌入式應用的要求設計了一個跨平臺(DOS/Windows/Linux)的嵌入式Internet函數(shù)庫(100KB)，將Web服務器、收發(fā)電子、文件上載、下載等功能封裝為象sin()、cos()這樣的標準模塊，編程時直接在程序中調(diào)用就可以了，程序設計人員無須涉及復雜的網(wǎng)絡知識。
上述系統(tǒng)，由于配置較高，只需配置相應軟件，就可以方便的支持系統(tǒng)本身的遠程測試、遠程維護，遠程重配置和遠程升級。但價格昂貴、體積較大、功耗較高限制了它們的應用。
基于低端MCU(如8032)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在各領域中有著廣泛的應用。而且隨著isp技術和與因特網(wǎng)的接口技術的不斷發(fā)展，必將成為基于因特網(wǎng)的各種應用系統(tǒng)的生力軍，但直到目前為止，尚無一款產(chǎn)品真正有效的支持系統(tǒng)本身的遠程測試、遠程維護，遠程重配置和遠程升級。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種基于低端MCU(如8032)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心組件，它能有效地支持系統(tǒng)本身的遠程測試、遠程維護，遠程重配置和遠程升級。開拓基于因特網(wǎng)的應用領域。
本實用新型通過以下方案實現(xiàn)由可遠程調(diào)試具有IRL功能的模擬量采集模塊IC1、多功能MCU模塊IC2及GPRS模塊構成，三模塊之間通過串口SPI/I2C/RS232連接；可遠程調(diào)試、具有IRL功能的模擬量采集模塊IC1由三個結構相同的前置放大與濾波電路1、一塊具有isp功能的信號調(diào)理芯片IC3、一塊串行接口的A/D轉換芯片IC4和由可控多路模擬開關構成的可控連接池3、4環(huán)節(jié)構成，各種模擬信號經(jīng)前置放大與濾波電路1輸出均經(jīng)可控連接池3后接至信號調(diào)理芯片IC3輸入端，信號調(diào)理芯片IC1輸出端經(jīng)可控連接池4后送至串行接口的A/D轉換芯片IC4，由串行接口的A/D轉換芯片IC4輸出數(shù)字信號；多功能MCU模塊IC2是基于因特網(wǎng)的遠程數(shù)據(jù)采集終端的核心模塊，該模塊采用基于Flash PSD構架的IC5(μPSD3000)為MCU，構成該模塊的核心。它由基于Flash PSD構架的IC5(μPSD3000)、兩個RS232接口、實時時鐘X1242、電子標簽DS2422及JTAG接口構成。
本實用新型與現(xiàn)有的所有由低端MCU構成的數(shù)據(jù)采集模塊或組件相比，最根本的區(qū)別是它是一款真正支持IRL、可遠程調(diào)試、功能完整的數(shù)據(jù)采集的組件。具有遠程可調(diào)試、可維護、可重配置、可重編程和可升級能力的電子設備在結構上必須具有下述基本特性具有與因特網(wǎng)的接口、支持IRL、支持IAP(在應用可編程)、具有較強的自檢功能、具有冗余的硬件資源、具有可識別標志、可加密處理、安全可靠。由于該組件在結構上支持遠程調(diào)試、遠程維護、遠程重配置、遠程重編程和遠程升級，有著完整的數(shù)據(jù)采集功能，又具有與因特網(wǎng)的GPRS接口，因此，是構建基于因特網(wǎng)的遠程應用終端的核心組件，有著廣闊的應用前景。本實用新型適用于無人值守的橋梁、隧道狀態(tài)監(jiān)測、天氣、水文、地震等領域的無人值守的狀態(tài)監(jiān)測、火車、汽車、輪船、集裝箱等移動物體的監(jiān)測、無人值守的商務設備(如無人售貨機等)的接入和監(jiān)管、汽車等大型貴重物品的防盜。


圖1為本實用新型構成框圖；圖2為本實用新型多功能MCU模塊IC2結構原理圖；圖3為本實用新型可遠程調(diào)試具有IRL功能的模擬量采集模塊IC1中前置放大與濾波電路及連接池電路圖；圖4為本實用新型可遠程調(diào)試具有IRL功能的模擬量采集模塊IC1中信號調(diào)理芯片IC3、A/D轉換芯片及連接池電路圖；圖5為本實用新型多功能MCU模塊IC2電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
本實用新型由可遠程調(diào)試具有IRL功能的模擬量采集模塊IC1、多功能MCU模塊IC2及GPRS模塊構成，三模塊之間通過串口SPI/I2C/RS232連接。其中，GPRS模塊是一種市場提供的常規(guī)產(chǎn)品(如ETPro+GPRS Modem)，其作用是，提供與因特網(wǎng)的無線連接?？蛇h程調(diào)試具有IRL功能的模擬量采集模塊IC1由三個結構相同的前置放大與濾波電路1、一塊具有isp功能的信號調(diào)理芯片IC3(ispPAC30)、一塊串行接口的A/D轉換芯片IC4(MAX1236)、和由6塊可控多路模擬開關MAX4573構成的可控連接池3、4等構成，各種模擬信號經(jīng)前置放大與濾波電路1輸出均經(jīng)可控連接池3后接至信號調(diào)理芯片IC3輸入端，信號調(diào)理芯片IC3輸出端經(jīng)可控連接池4后送至串行接口的A/D轉換芯片IC4，由串行接口的A/D轉換芯片IC4輸出數(shù)字信號。三個結構相同的前置放大與濾波電路1由集成塊IC5(AD620)構成。它提供了與多種模擬信號(單端、差分、變壓器、電壓源、電流源等)的連接，并為整個模塊提供更大的可調(diào)增益范圍，其中，S7、R7、R8、C1用于實現(xiàn)不同輸入信號的連接。具有isp功能的新型器件ispPAC30與前置放大與濾波電路共同構成高性能的具有IRL功能的信號條理環(huán)節(jié)，可以通過MCU模塊進行在線重配置和性能調(diào)節(jié)，使模擬量數(shù)據(jù)采集保持最佳性能。4通道12bit的A/D轉換芯片IC4(MAX1236)用于完成模數(shù)轉換，轉換后的數(shù)據(jù)，通過I2C串行接口送出，進行后續(xù)處理。自檢信號從可控的前置放大與濾波電路輸入，只需遠程修改模塊內(nèi)的配置，即可完成對各基本環(huán)節(jié)和通道的自檢。由6個可控多路模擬開關MAX4573構成的可控連接池，在連接控制信號的支配下實現(xiàn)模塊工作、自檢與調(diào)式、重配置與升級三種狀態(tài)的轉換及系統(tǒng)的重配置。多功能MCU模塊IC2是基于因特網(wǎng)的遠程數(shù)據(jù)采集終端的核心模塊，該模塊采用基于Flash PSD構架的IC6(μPSD3000)為MCU，構成該模塊的核心。它由基于Flash PSD構架的IC6(μPSD3000)、兩個RS232接口、實時時鐘X1242、可控連接池5、6、電子標簽DS2422及JTAG接口構成。其中，X1242通過I2C與MCU相連，DS2422通過一線串口與MCU的PC7相連。IC6由雙層閃存、SRAM、通用I/O口和可編程邏輯、USB/I2C串行通信接口、ADC、DDC和PWM通道、片內(nèi)8032微控制器，2個UART，3個16位定時/計數(shù)器，1個外部中斷組成。同其它PSD器件一樣，μPSD3000系列也可以通過JTAG接口實現(xiàn)在系統(tǒng)編程(ISP)。DS2422提供了一個用激光刻制的唯一的身份標識，它提供的1024bit的SRAM用做身份驗證和密碼轉換的緩沖區(qū)。其數(shù)據(jù)通過單總線與μPSD3000的PC7相連。實時時鐘X1242為系統(tǒng)提供了一個數(shù)據(jù)采集和操作常常需要保留的時間參數(shù)。外接電池使系統(tǒng)即便掉電仍能繼續(xù)準確計時。外界復位按鈕用于模塊離線時的時鐘復位。該電路通過I2C總線與μPSD3000的I2C口相連。雙路RS232轉換芯片MAX3225E與μPSD30002個UART口相連，為模塊提供了兩個獨立的RS232接口，其中一個用于與GPRS模塊的通信。另一個可用于與其它模塊(如GPRS模塊、藍牙模塊等)的連接。由帶I2C串行接口的多路模擬開關MAX4575、MAX4572構成可控連接池，在程序的控制下，實現(xiàn)模塊工作態(tài)和自檢態(tài)的切換。由PWM和積分電路構成了可數(shù)字調(diào)節(jié)的自檢信號源，提供自檢所需要的模擬和開關信號。由μPSD3000的I/O口與自身的JTAG連接，使模塊可以實現(xiàn)基于微處理器的isp，從而實現(xiàn)，將由監(jiān)測中心下載的重配置文件，通過微處理器，JTAG口實現(xiàn)IRL。
權利要求1.一種基于IRL和GPRS的遠程數(shù)據(jù)采集組件，其特征在于由可遠程調(diào)試、具有IRL功能的模擬量采集模塊(IC1)、多功能MCU模塊(IC2)及GPRS模塊構成，三模塊之間通過串口SPI/I2C/RS232連接；可遠程調(diào)試具有IRL功能的模擬量采集模塊(IC1)由三個結構相同的前置放大與濾波電路(1)、一塊具有isp功能的信號調(diào)理芯片(IC3)、一塊串行接口的A/D轉換芯片(IC4)和由可控多路模擬開關構成的可控連接池(3、4)構成，各種模擬信號經(jīng)前置放大與濾波電路(1)輸出均經(jīng)可控連接池(3)后接至信號調(diào)理芯片(IC3)輸入端以進行在線重配置與性能調(diào)節(jié)，信號調(diào)理芯片(IC3)輸出端經(jīng)可控連接池(4)后送至串行接口的A/D轉換芯片(IC4)，由串行接口的A/D轉換芯片(IC4)輸出數(shù)字信號；多功能MCU模塊(IC2)是基于因特網(wǎng)的遠程數(shù)據(jù)采集終端的核心模塊，該模塊采用基于Flash PSD構架的(IC6)(μPSD3000)為MCU，構成該模塊的核心；它由基于Flash PSD構架的(IC6)(μPSD3000)、兩個RS232接口、實時時鐘X1242、電子標簽DS2422及JTAG接口構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于IRL和GPRS的遠程數(shù)據(jù)采集組件，其特征在于三個結構相同的前置放大與濾波電路(1)由集成塊(IC5)(AD620)構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于IRL和GPRS的遠程數(shù)據(jù)采集組件，其特征在于多功能MCU模塊(IC2)中配置有可控連接池(5、6)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于IRL和GPRS的遠程數(shù)據(jù)采集組件，由可遠程調(diào)試具有IRL功能的模擬量采集模塊、多功能MCU模塊及GPRS模塊構成，三模塊之間通過串口RS232連接?？蛇h程調(diào)試、具有IRL功能的模擬量采集模塊由前置放大與濾波電路、一塊具有isp功能的信號調(diào)理芯片、一塊串行接口的A/D轉換芯片和由可控多路模擬開關構成的可控連接池環(huán)節(jié)構成。本實用新型具有遠程可調(diào)試、可維護、可重配置、可重編程和可升級能力，適用于無人值守的橋梁、隧道狀態(tài)監(jiān)測、天氣、水文、地震等領域的無人值守的狀態(tài)監(jiān)測、火車、汽車、輪船、集裝箱等移動物體的監(jiān)測、無人值守的商務設備的接入和監(jiān)管、汽車等大型貴重物品的防盜。
文檔編號G06F13/00GK2655344SQ200320109390
公開日2004年11月10日 申請日期2003年10月28日 優(yōu)先權日2003年10月28日
發(fā)明者李津發(fā) 申請人:李津發(fā)