用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統。本系統不依賴PC機、費用低、易推廣、使用靈活、易于維護、外圍資源豐富，并采用占先式實時操作系統的網絡化遠程輸入輸出系統，其通過32位單片機實現Internet網絡通訊的手段，與異地網絡上的計算機實現遠程聯接；通過RS-232接口與現場I/O模塊連接，來完成設備的監測、監控、診斷和維護，并借助計算機網絡技術，最終實現設備的維修和故障排除。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統。
技術介紹
隨著Internet應用的日益普及,信息共享的程度不斷提高。傳統的Internet應用以PC為中心，當今的Internet應用將轉向以嵌入式設備為中心。對于以單片機應用系統為中心的小型嵌入式設備，怎樣利用方便的Internet資源將嵌入式設備的信息共享到Internet上,成為當今電子產品開發的重點。IA(Internet Appliance)概念的流行表明Internet應用已經進入嵌入式Internet時代。據網絡專家的預測,將來在Internet上傳輸的信息中，將有70%的信息來自于小型嵌入式系統。其中，利用單片機實現嵌入式Internet方案的技術難點在于I、如何利用單片機自身有限的資源對信息進行TCP/IP協議處理，使之變成可以在Internet上傳輸的IP數據包；2、在單片機中運行實時內核。針對這一技術問題出發，目前有如下幾種方案I. Gateway+專用網采用專用網絡(如RS-232，RS-232，CAN Bus等)把一小批單片機連接在一起，然后再將該專用網絡連接到一個PC上，該PC作為網關將專用網絡上的信息轉換為TCP/IP協議數據包，然后發到網上實現信息共享。該方案可以連接多種單片機，但存在以下缺點a.需要依賴PC機作網關進行協議轉換，在多個單片機系統分散的情況下，專用網絡布線極為不便；b.需要在PC機上安裝專門的協議轉換軟件，該軟件通常由專門的第三方軟件商提供，費用較高。2. 32位MCU+RT0S:采用32位的高檔單片機，在RTOS (實時多任務操作系統)的平臺上進行軟件開發，在嵌入式系統中實現TCP/IP的協議處理。由于采用高檔單片機，該方案可以完成很多復雜的功能。但這種方案存在如下缺點需要購買或選用免費的RTOS開發軟件，對開發人員的開發能力要求較高。3. ARM MCU+嵌入式軟件包采用Pollux公司提供的32位單片機即可實現Internet接入功能。由于該單片機是迄今世界上最快的單片機(每秒I億條指令)之一，可以實現實時多任務操作(時間片輪詢)。在MCU執行數據采集和控制功能的同時可把數據打包，發送到Internet上。該方案的外圍資源少，不是占先式的實時操作系統。
技術實現思路
本技術目的在于針對現有技術所存在的不足，提供一種用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統。本系統不依賴PC機、費用低、易推廣、使用靈活、易于維護、外圍資源豐富，并采用占先式實時操作系統的網絡化遠程輸入輸出系統，其通過32位單片機實現Internet網絡通訊的手段，與異地網絡上的計算機實現遠程聯接；通過RS-232接口與現場I/O模塊連接，來完成設備的監測、監控、診斷和維護，并借助計算機網絡技術，最終實現設備的維修和故障排除。為了解決現有技術中的這些問題，本技術提供的技術方案是—種用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統,所述的ARM處理系統通過RS-232總線管理I/O模塊，所述ARM處理系統包括第一單片機(CPU1)；動態數據存儲器(SDRAM)，存儲ARM處理系統中第一單片機(CPU1)運行的控制程序，還存儲所述I/O模塊采集的現場數據；非易失性數據存儲器(NVRAM)，主要存放為ARM處理系統設定的信息參數，并由第一單片機(CPU1)讀取；·程序存儲器(FLASH)，用來存放操作系統內核程序、網絡協議TCP ( UDP) /IP、各功能控制程序模塊和RS-232接口通訊協議，并通過第一單片機(CPU1)運行控制程序模塊中RS-232通訊模塊程序，經RS-232接口與I/O模塊相連；時鐘(CLOCK)，為ARM處理系統提供時間信息；物理層(PHY)，與第一單片機(CPUl)連接，用來完成TCP/IP網絡協議中的第一層部分；RS-232總線，連接ARM處理系統和各I/O模塊，進行數據通訊操作。對于上述技術方案，專利技術人還有進一步的優化實施方案。進一步,所述的ARM處理系統還包括開關量輸入模塊(DI )、開關量輸出模塊(D0),開關量輸入模塊(DI)由第二單片機(CPU2)、多路開關轉換器(MUX)及第一光電隔離器(OPTl)組成，第二單片機(CPU2)通過開關轉換器(MUX)選擇輸入被測信號，信號經第一光電隔離器(0PT1)，送至第二單片機(CPU2)，再通過RS-232接口與ARM處理系統通訊，在第一模數/轉換器(A/D1)和第二單片機(CPU2)之間設有第一光電隔離器(0PT1)。更進一步，開關量輸出模塊(D0)主要由第二單片機(CPU2)及第二光電隔離器(0PT2)組成，第二單片機(CPU2)輸入信號來自ARM處理系統，其輸出信號經第二光電隔離器(0PT2)送至外圍控制設備。另外，開關量輸入模塊(DI)、開關量輸出模塊(DO)中的每個都包括一個配置信息存儲器(EEPROM)，與單片機相連。進一步，所述控制程序模塊包括RS-232通訊模塊、設備組態模塊、數據采集/存儲模塊、數據診斷報警模塊、數據傳送模塊以及控制臺通信模塊，其中RS-232模塊為系統與系統I/O模塊間提供數據訪問通道；設備組態模塊用于配置現場設備參數，所述的現場設備參數包括系統IP地址、I/O模塊的識別與配置參數、報警配置信息、RS-232總線參數、數據采集率以及RS-232通信參數等；數據采集/存儲模塊通過RS-232通訊模塊讀取由I/O模塊采集的現場數據信息并進行存儲；數據診斷報警模塊根據設備組態模塊所提供的報警配置信息并結合數據采集/存儲模塊所才記得到的數據監測I/o數據的異常報警，同時所述的數據診斷報警模塊存儲報警信息并將報警信息通過電子郵件發送至管理人員；數據傳送模塊根據用戶組態信息，利用以太網將現場所采集數據發送至遠程服務中心；控制臺通信模塊提供嵌入式數據發布功能，使用戶使用標準的TCP套接字(socket)連接即可以訪問現場的實時/歷史數據及查詢設備的報警信息，同時通過TCP服務提供相應的設備配置功能。相比于現有技術中的解決方案，本技術優點是I.應用廣泛。可以應用于機械制造、石油、化工、石化、制藥、冶金、采礦、電力、食品加工、能源、消防、銀行監控等行業的自動化控制領域。2.具有分散控制特點。本專利技術廢棄了 DCS的輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的控制功能和DCS的輸入/輸出功能分散到RS-232總線上的現場設備，實現了徹底的·分散控制，體現了系統結構的高度分散性。3.具有自動化綜合能力。本專利技術突破了 DCS系統中由專用網絡的封閉系統采用一對一的設備連絨，按控制回路分別進行連接來實現所造成的弊端，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、標準化的解決方案。采用了本系統，能夠把原DCS系統中處于控制室的控制模塊、輸入輸出模塊置于現場設備，便于將規范的自動化設備通過RS-232總線連成系統，實現綜合自動化的各種功能。4.本專利技術具有使用的靈活性。模塊間采用RS-232接口，用戶很容易根據自己的需要，搭建自己的控制系統；同時，I/o模塊采用標準的輸入輸出信號，也很容易與現場的傳感器進行連接，對現場的設備監控。5.具有現場設備的智能化與功能自治性。本專利技術將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統，其特征在于，所述的ARM處理系統通過RS？232總線管理I/O模塊，所述ARM處理系統包括：第一單片機(？CPUl)；動態數據存儲器（SDRAM），存儲ARM處理系統中第一單片機(？CPUl)運行的控制程序，還存儲所述I/O模塊采集的現場數據；非易失性數據存儲器（NVRAM），主要存放為ARM處理系統設定的信息參數，并由第一單片機(？CPUl)讀取；程序存儲器(？FLASH)，用來存放操作系統內核程序、網絡協議TCP(？UDP)/IP、各功能控制程序模塊和RS？232接口通訊協議，并通過第一單片機(？CPUl)運行控制程序模塊中RS？232通訊模塊程序，經RS？232接口與I/O模塊相連；時鐘(？CLOCK)，為ARM處理系統提供時間信息；物理層(？PHY)，與第一單片機(CPUl)連接，用來完成TCP/IP網絡協議中的第一層部分；RS？232總線，連接ARM處理系統和各I/O模塊，進行數據通訊操作。

【技術特征摘要】
1.一種用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統，其特征在于，所述的ARM處理系統通過RS-232總線管理I/O模塊，所述ARM處理系統包括 第一單片機(CPU1)； 動態數據存儲器(SDRAM)，存儲ARM處理系統中第一單片機(CPU1)運行的控制程序，還存儲所述I/O模塊采集的現場數據； 非易失性數據存儲器(NVRAM)，主要存放為ARM處理系統設定的信息參數，并由第一單片機(CPU1)讀取； 程序存儲器(FLASH)，用來存放操作系統內核程序、網絡協議TCP ( UDP)/IP、各功能控制程序模塊和RS-232接口通訊協議，并通過第一單片機(CPU1)運行控制程序模塊中RS-232通訊模塊程序，經RS-232接口 與I/O模塊相連； 時鐘(CLOCK)，為ARM處理系統提供時間信息； 物理層(PHY)，與第一單片機(CPUl)連接，用來完成TCP/IP網絡協議中的第一層部分； RS-232總線，連接ARM處理系統和各I/O模塊，進行數據通訊操作。2.根據權利要求I所述的用于嵌入式網絡化遠程輸入輸出系統的ARM處理系統，其特征在于，所述的ARM處理系統還包括開關量輸入模塊(DI )、開關量輸出模塊(DO),開關量輸入模塊(DI)由第二單片機(CPU2)、多路開關轉換器(MUX)及第一光電隔離器(OPTl)組成，第二單片機(CPU2)通過開關轉換器(MUX)選擇輸入被測信號，信號經第一光電隔離器(0PT1)，送至第二單片機(CPU2)，再通過RS-232接口與ARM處理系統通訊，在第一模數/轉換器(A/D1)和第二單片機(CPU2)之間設有第一光電隔離器(0PT1)。3.根據權利要求I所述的用于嵌入式...

【專利技術屬性】
技術研發人員：湛紅暉，陳鈞，白亞建，
申請(專利權)人：蘇州倫科思電子科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：