一种多节点传感器网络的数据传输及控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于通信技术领域，涉及一种数据处理程序，尤其涉及多节点数据的处理与控制技术。
【背景技术】
[0002]目前的多节点传感器网络中，都是通过探测器与控制模块的混合设计，将专用电子电路和嵌入式软件系统融合一体完成探测器的供给和功能，传统的传感器控制模块往往都基本只具备数据传输功能或者固定化的数据处理模式，比如在PET领域所使用的传感器中，可以只发送数据或者做能量窗、时间窗的筛选；在能谱仪传感器中，控制模块做多道能谱分析。传统的传感器控制器都是固定好的配置参数，包括电压，增益，阈值等。
[0003]随着技术的不断发展，传感器网络节点中，需要配置的软件版本不断更新，使得安装在应用现场的传感器网络节点往往需要进行软件升级，同时由于应用场合或者需求不同，需要得到的数据输出也往往会有差别，故控制模块的数据处理模式以及控制模块自身的外设参数也往往需要对应进行升级。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种多节点传感器网络的数据传输及控制装置，将传感器的控制网络化，同时传感器的数据模块化，对外提供统一接口，形成一种对传感器进行动态配置、智能监控、数据处理、对外交互、固件升级等的智能化控制平台。
[0005]为达到上述目的，本发明的解决方案是:
[0006]一种多节点传感器网络的数据传输及控制装置，包括用于数据交互、参数配置和固件升级的处理控制模块，所述处理控制模块中包括指令处理单元以及烧入用于多路传感器数据采集、转发的数据处理程序的数据处理单元、至少一组第一类接口、至少一组第二类接口、一组第五类接口以及一组第六类接口 ；所述第五类接口与一外部控制设备通信连接、所述至少一组第一类接口与所述多个传感器分别通信连接以配合所述指令处理单元用于所述传感器的参数配置与查询、所述传感器与处理控制模块的固件升级以及反馈信息的上报；所述至少一组第二类接口与所述多个传感器分别通信连接、所述第六类接口与一外部服务端通信连接以配合所述数据处理单元用于采集所述多路传感器的数据并转发送至所述外部服务端处理。
[0007]所述数据处理程序还包括预处理步骤，所述预处理步骤在采集与转发之间执行，包括筛选、过滤、算法实现、标记、封包、组包、缓存、发包数据操作的一种或者多种组合。
[0008]所述处理控制模块还包括至少一组第三类接口，所述第三类接口为预留控制接口以用于所述多个传感器、处理控制模块的工作状态监测模块的接入与处理；
[0009]优选的，所述工作状态监测模块为传感器和/或处理控制模块工作温度监测模块、传感器和/或处理控制模块环境湿度监测模块、传感器和/或处理控制模块风扇控制模块、传感器和/或处理控制模块电压控制模块、传感器和/或处理控制模块ID信息确认模块中的一种或多种组合。
[0010]所述第一类接口以及第二类接口的数量对应所述多个传感器的数量设置，所述每一个传感器分别经由一组第一类接口、一组第二类接口与所述处理控制模块通信连接。
[0011]所述指令处理单元为用于参数配置和固件升级的第一控制器，所述数据处理单元为用于多路传感器数据交互的第二控制器，所述一组第五类接口、至少一组第一类接口设置于所述第一控制器上，所述一组第六类接口以及至少一组第二类接口设置于所述第二控制器上，所述第三类接口设置于所述第一控制器或所述第二控制器上。
[0012]所述第一控制器和所述第二控制器为MCU (Micro Control Unit，微控制单元)、DSP (digital signal processing，数字信号处理器)、CPLD (Complex Programmable LogicDevice，复杂可编程逻辑器件)、FPGA (Field — Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)中的任意一种。
[0013]所述第二控制器为FPGA，所述数据处理程序烧入至所述第一控制器的FLASH中，，所述第一控制器与所述FPGA之间分别对应设置第四类接口，所述第四类接口包括J401接口与J402接口，所述J401接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间固件配置数据的传输，所述J402接口用于所述第一控制器与所述FPGA之间业务数据的传输；
[0014]优选的，所述J401接口为PS模式配置接口，所述J402接口为短距数据传输接口，所述短距数据传输接口为RS232接口、SPI (Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、I2C(Inter — Integrated Circuit)、GP10(General Purpose Input Output、通用输入/ 输出)、FSMC(Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器)、(EmbeddedPanel Interface、嵌入式面板接口)、LOCAL BUS(局部总线)中的任意一种。
[0015]优选的，所述第一控制器为MCU，第二控制器为FPGA。
[0016]所述第一控制器和/或所述第二控制器设有一第七类接口，所述第七类接口为外设扩展接口以连接外设控制单元用于RAM以及FLASH的扩展。
[0017]优选的，所述第七类接口包括用于扩展SRAM的FSMC接口以及用于扩展FLASH的SPI接口或I2C接口。
[0018]所述第一类接口、第二类接口、第三类接口、第五类接口以及第六类接口为RS232接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口、光纤接口、SP1、I2C、GP1、FSMC中的任意一种；
[0019]优选的，所述外部控制设备以及外部服务端集成一体设置；
[0020]所述数据传输及控制装置应用于PET设备，为PET设备中前端电子学系统的控制装置，所述处理控制模块分别经由至少一组第一类接口以及至少一组第二类接口分别与所述前端电子学系统中的探测器对应通信连接以用于所述传感器的参数配置、查询与固件升级以及反馈信息的上报。
[0021]一种多节点传感器网络的数据传输及控制装置的控制方法，包括以下步骤:
[0022](I)初始化，处理控制模块上电后，配置所述处理控制模块时钟与外设、配置所述传感器的初始参数、加载数据处理程序以进行数据采集与传输，所述多路传感器的数据经由所述数据处理程序初步处理后转发送至所述外部服务端；
[0023](2)所述处理控制模块监测、接收、解析并处理所述外部控制设备发送的控制指令:
[0024](2-1)若判断所述控制指令为指定传感器参数的查询和/或配置，则经由与指定传感器通信连接的第一类接口查询和/或配置指定传感器的参数信息并经由所述第五类接口反馈至所述外部控制设备处理；
[0025](2-2)若判断所述控制指令为指定传感器的固件升级，则处理控制模块经由所述第五类接口下载指定传感器的升级程序后，指定传感器经由与其通信连接的第一类接口下载升级程序并配置；
[0026](2-3)若判断所述控制指令为处理控制模块的升级，则处理控制模块下载升级程序并配置至所述处理控制模块中。
[0027]所述步骤(2-3)中，第一控制器经由第五类接口判断是否进行处理控制模块自身升级:(2-3-1)若第一控制器判断为第一控制器自身升级时，所述第一控制器经由所述第五类接口从外部控制设备中下载第一控制器升级程序并配置；(2-3-2)若第一控制器判断为第二控制器升级时，所述第一控制器经由所述第五类接口从外部控制设备中下载第二控制器的升级程序并经由所述J401接口配置至所述第二控制器中；
[0028]或，所述步骤(2-3)中，所述第一控制器经由第五类接口、所述第二控制器经由第六类接口分别判断是否进行处理控制模块自身升级:(2-3-1')若第一控制器判断为第一控制器自身升级，则所述第一控制器经由所述第五类接口从外部控制设备中下载第一控制器升级程序并配置；(2-3-2')若所述第二控制器判断为第二控制器自身升级，则所述第二控制器经由所述第六类接口从外部控制设备中下载第二控制器升级程序并配置。
[0029](3)传感器工作状态监测与处理步骤:所述处理控制模块实时经由所述其中一第三类接口接收所述传感器工作状态监测模块传输的传感器工作状态实时参数数据后，上报至所述外部控制设备，所述外部控制设备或所述处理控制模块根据传感器性能与参数模型以动态改变传感器配置参数以使所述传感器处于最佳工作状态。
[0030]所述传感器性能与参数模型预先存储于所述外部控制设备中，所述外部控制设备根据所述传感器性能与参数模型动态改变指定传感器的配置参数并经由步骤(2)下发至所述指定传感器中以使传感器处于最佳工作状态。
[0031]由于采用上述方案，本发明的有益效果是:
[0032](一 )本发明所示的一种多节点传感器网络的数据传输及控制装置及控制方法，作为一通用化平台，在不改变整体硬件结构的前提下，可适应性来配置传感器的参数，通过在线改变固件就可以让传感器单元能适用各种不同的领域的，同时适应性的进行数据传输及控制装置自身的升级，改变传感器数据的采集处理与传输，以根据使用者实际需要得到预期的结果，具体分析如下:
[0033](I)根据客户需求或者应用场景，在不改变整体硬件结构的前提下，自主决定各个传感器的工作模式、参数以及固件升级、配置传感器的功能，最优配置传感器，实时监控传感器，优化传感器性能。
[0034]传感器的工作模式配置:处理控制模块(第一控制器)中预先统计传感器的工作情况，通过大数据分析得出各个传感器的最优工作状态，从而建议最优的配置文件来配置传感器，上电初始化的过程中，处理控制模块(第一