专利名称：基于irl和gprs的远程数据采集组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于因特网的数据采集技术，尤其涉及一种基于IRL和GPRS的远程数据采集组件。
背景技术：
北京世伟公司的基于WEB的嵌入式工业控制系统，产品开发的重点在于现场控制单元，该单元是具有网络接口的控制计算机(使用x86处理器)，它带有数据采集与调理接口和网络接口。使得控制终端又是一台Web服务器，可以直接接入局域网。
深圳市蓝津信息技术有限公司的嵌入式Web信号采集仪是利用嵌入式PC网络化测控软件集成开发平台设计的一个典型的网络化远程测控产品，其硬件为PC104+A/D卡，软件为ROM DOS+TCP/IP通讯模块+Modem通讯模块+RS232通讯模块+Web服务器+信号采集模块，用户可以通过网络、电话线等模式进行远程信号采集与控制。
华中科技大学机械学院何岭松、王峻峰等实验的嵌入式PC和DOS开发网络化远程监测装置，嵌入式PC主要包括单板计算机(SBC)、PC104计算机和饼干机，其技术特点是将PC机的主要硬件(CPU、RAM、磁盘、扩展槽、I/O口、网络等)集成在一张信用卡大小的主板上，设计了一个Winsock风格的DOS TCP/IPStack，一个TCP/IP Socket只需要4KB RAM就可以了。但仅支持TCP/IP是不够的。为实现基于Web的应用，使其能够用浏览器、FTP、Email等Internet软件对嵌入式系统进行远程操作与控制，我们在基本的TCP/IP功能的基础上按嵌入式应用的要求设计了一个跨平台(DOS/Windows/Linux)的嵌入式Internet函数库(100KB)，将Web服务器、收发电子、文件上载、下载等功能封装为象sin()、cos()这样的标准模块，编程时直接在程序中调用就可以了，程序设计人员无须涉及复杂的网络知识。
上述系统，由于配置较高，只需配置相应软件，就可以方便的支持系统本身的远程测试、远程维护，远程重配置和远程升级。但价格昂贵、体积较大、功耗较高限制了它们的应用。
基于低端MCU(如8032)的数据采集系统，在各领域中有着广泛的应用。而且随着isp技术和与因特网的接口技术的不断发展，必将成为基于因特网的各种应用系统的生力军，但直到目前为止，尚无一款产品真正有效的支持系统本身的远程测试、远程维护，远程重配置和远程升级。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于低端MCU(如8032)的数据采集系统的核心组件，它能有效地支持系统本身的远程测试、远程维护，远程重配置和远程升级。开拓基于因特网的应用领域。
本实用新型通过以下方案实现由可远程调试具有IRL功能的模拟量采集模块IC1、多功能MCU模块IC2及GPRS模块构成，三模块之间通过串口SPI/I2C/RS232连接；可远程调试、具有IRL功能的模拟量采集模块IC1由三个结构相同的前置放大与滤波电路1、一块具有isp功能的信号调理芯片IC3、一块串行接口的A/D转换芯片IC4和由可控多路模拟开关构成的可控连接池3、4环节构成，各种模拟信号经前置放大与滤波电路1输出均经可控连接池3后接至信号调理芯片IC3输入端，信号调理芯片IC1输出端经可控连接池4后送至串行接口的A/D转换芯片IC4，由串行接口的A/D转换芯片IC4输出数字信号；多功能MCU模块IC2是基于因特网的远程数据采集终端的核心模块，该模块采用基于Flash PSD构架的IC5(μPSD3000)为MCU，构成该模块的核心。它由基于Flash PSD构架的IC5(μPSD3000)、两个RS232接口、实时时钟X1242、电子标签DS2422及JTAG接口构成。
本实用新型与现有的所有由低端MCU构成的数据采集模块或组件相比，最根本的区别是它是一款真正支持IRL、可远程调试、功能完整的数据采集的组件。具有远程可调试、可维护、可重配置、可重编程和可升级能力的电子设备在结构上必须具有下述基本特性具有与因特网的接口、支持IRL、支持IAP(在应用可编程)、具有较强的自检功能、具有冗余的硬件资源、具有可识别标志、可加密处理、安全可靠。由于该组件在结构上支持远程调试、远程维护、远程重配置、远程重编程和远程升级，有着完整的数据采集功能，又具有与因特网的GPRS接口，因此，是构建基于因特网的远程应用终端的核心组件，有着广阔的应用前景。本实用新型适用于无人值守的桥梁、隧道状态监测、天气、水文、地震等领域的无人值守的状态监测、火车、汽车、轮船、集装箱等移动物体的监测、无人值守的商务设备(如无人售货机等)的接入和监管、汽车等大型贵重物品的防盗。
图1为本实用新型构成框图；图2为本实用新型多功能MCU模块IC2结构原理图；图3为本实用新型可远程调试具有IRL功能的模拟量采集模块IC1中前置放大与滤波电路及连接池电路图；图4为本实用新型可远程调试具有IRL功能的模拟量采集模块IC1中信号调理芯片IC3、A/D转换芯片及连接池电路图；图5为本实用新型多功能MCU模块IC2电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
本实用新型由可远程调试具有IRL功能的模拟量采集模块IC1、多功能MCU模块IC2及GPRS模块构成，三模块之间通过串口SPI/I2C/RS232连接。其中，GPRS模块是一种市场提供的常规产品(如ETPro+GPRS Modem)，其作用是，提供与因特网的无线连接。可远程调试具有IRL功能的模拟量采集模块IC1由三个结构相同的前置放大与滤波电路1、一块具有isp功能的信号调理芯片IC3(ispPAC30)、一块串行接口的A/D转换芯片IC4(MAX1236)、和由6块可控多路模拟开关MAX4573构成的可控连接池3、4等构成，各种模拟信号经前置放大与滤波电路1输出均经可控连接池3后接至信号调理芯片IC3输入端，信号调理芯片IC3输出端经可控连接池4后送至串行接口的A/D转换芯片IC4，由串行接口的A/D转换芯片IC4输出数字信号。三个结构相同的前置放大与滤波电路1由集成块IC5(AD620)构成。它提供了与多种模拟信号(单端、差分、变压器、电压源、电流源等)的连接，并为整个模块提供更大的可调增益范围，其中，S7、R7、R8、C1用于实现不同输入信号的连接。具有isp功能的新型器件ispPAC30与前置放大与滤波电路共同构成高性能的具有IRL功能的信号条理环节，可以通过MCU模块进行在线重配置和性能调节，使模拟量数据采集保持最佳性能。4通道12bit的A/D转换芯片IC4(MAX1236)用于完成模数转换，转换后的数据，通过I2C串行接口送出，进行后续处理。自检信号从可控的前置放大与滤波电路输入，只需远程修改模块内的配置，即可完成对各基本环节和通道的自检。由6个可控多路模拟开关MAX4573构成的可控连接池，在连接控制信号的支配下实现模块工作、自检与调式、重配置与升级三种状态的转换及系统的重配置。多功能MCU模块IC2是基于因特网的远程数据采集终端的核心模块，该模块采用基于Flash PSD构架的IC6(μPSD3000)为MCU，构成该模块的核心。它由基于Flash PSD构架的IC6(μPSD3000)、两个RS232接口、实时时钟X1242、可控连接池5、6、电子标签DS2422及JTAG接口构成。其中，X1242通过I2C与MCU相连，DS2422通过一线串口与MCU的PC7相连。IC6由双层闪存、SRAM、通用I/O口和可编程逻辑、USB/I2C串行通信接口、ADC、DDC和PWM通道、片内8032微控制器，2个UART，3个16位定时/计数器，1个外部中断组成。同其它PSD器件一样，μPSD3000系列也可以通过JTAG接口实现在系统编程(ISP)。DS2422提供了一个用激光刻制的唯一的身份标识，它提供的1024bit的SRAM用做身份验证和密码转换的缓冲区。其数据通过单总线与μPSD3000的PC7相连。实时时钟X1242为系统提供了一个数据采集和操作常常需要保留的时间参数。外接电池使系统即便掉电仍能继续准确计时。外界复位按钮用于模块离线时的时钟复位。该电路通过I2C总线与μPSD3000的I2C口相连。双路RS232转换芯片MAX3225E与μPSD30002个UART口相连，为模块提供了两个独立的RS232接口，其中一个用于与GPRS模块的通信。另一个可用于与其它模块(如GPRS模块、蓝牙模块等)的连接。由带I2C串行接口的多路模拟开关MAX4575、MAX4572构成可控连接池，在程序的控制下，实现模块工作态和自检态的切换。由PWM和积分电路构成了可数字调节的自检信号源，提供自检所需要的模拟和开关信号。由μPSD3000的I/O口与自身的JTAG连接，使模块可以实现基于微处理器的isp，从而实现，将由监测中心下载的重配置文件，通过微处理器，JTAG口实现IRL。
权利要求1.一种基于IRL和GPRS的远程数据采集组件，其特征在于由可远程调试、具有IRL功能的模拟量采集模块(IC1)、多功能MCU模块(IC2)及GPRS模块构成，三模块之间通过串口SPI/I2C/RS232连接；可远程调试具有IRL功能的模拟量采集模块(IC1)由三个结构相同的前置放大与滤波电路(1)、一块具有isp功能的信号调理芯片(IC3)、一块串行接口的A/D转换芯片(IC4)和由可控多路模拟开关构成的可控连接池(3、4)构成，各种模拟信号经前置放大与滤波电路(1)输出均经可控连接池(3)后接至信号调理芯片(IC3)输入端以进行在线重配置与性能调节，信号调理芯片(IC3)输出端经可控连接池(4)后送至串行接口的A/D转换芯片(IC4)，由串行接口的A/D转换芯片(IC4)输出数字信号；多功能MCU模块(IC2)是基于因特网的远程数据采集终端的核心模块，该模块采用基于Flash PSD构架的(IC6)(μPSD3000)为MCU，构成该模块的核心；它由基于Flash PSD构架的(IC6)(μPSD3000)、两个RS232接口、实时时钟X1242、电子标签DS2422及JTAG接口构成。
2.根据权利要求1所述的基于IRL和GPRS的远程数据采集组件，其特征在于三个结构相同的前置放大与滤波电路(1)由集成块(IC5)(AD620)构成。
3.根据权利要求1所述的基于IRL和GPRS的远程数据采集组件，其特征在于多功能MCU模块(IC2)中配置有可控连接池(5、6)。
专利摘要本实用新型公开了一种基于IRL和GPRS的远程数据采集组件，由可远程调试具有IRL功能的模拟量采集模块、多功能MCU模块及GPRS模块构成，三模块之间通过串口RS232连接。可远程调试、具有IRL功能的模拟量采集模块由前置放大与滤波电路、一块具有isp功能的信号调理芯片、一块串行接口的A/D转换芯片和由可控多路模拟开关构成的可控连接池环节构成。本实用新型具有远程可调试、可维护、可重配置、可重编程和可升级能力，适用于无人值守的桥梁、隧道状态监测、天气、水文、地震等领域的无人值守的状态监测、火车、汽车、轮船、集装箱等移动物体的监测、无人值守的商务设备的接入和监管、汽车等大型贵重物品的防盗。
文档编号G06F13/00GK2655344SQ200320109390
公开日2004年11月10日 申请日期2003年10月28日 优先权日2003年10月28日
发明者李津发 申请人:李津发