一种数据采集通信系统及其升级方法
【专利摘要】本发明涉及一种数据采集通信系统，处理单元与数据采集模块、数据备份模块、通信模块、升级模块连接；处理单元为带有内部定时器的MCU，并且带有ADC接口、I2C接口、SPI接口、外部总线接口和网络控制器接口；其方法为处理单元通过判断接收的命令类型使能升级模块中的备份存储器；将通信模块接收的升级程序数据通过处理单元写入备份存储器；失能主程序存储器并复位处理单元；升级程序数据以程序的形式从备份存储器中调用到处理单元的内存中运行。本发明使用了多种数据采集模式、扩展了数据采集模式和方法，增强了系统前端数据采集方法的多样性；在硬件设备不变的情况下对系统进行在线升级操作，减少了更新系统所需的人力和物力成本。
【专利说明】一种数据采集通信系统及其升级方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于工业数据采集通信系统和方法，具体涉及通过远程采集数据、备份数据和远程升级的方法。
【背景技术】
[0002]随着计算机技术和工业控制技术的不断发展，采集传感器数据就成了工业设备中不可缺少的组成部分，当前的数据采集方法和模式相对单一，远远跟不上传感器种类的发展，大大制约了数据采集的模式和总体性能。
[0003]对于采集来的数据，当前的做法是直接进行采集数据的处理和传输，这样一旦数据丢失，会造成比较严重的后果。另外直接应用采集数据对数据安全方面也存在一定的隐患，降低整个系统的安全性和可靠性。
[0004]目前的数据采集系统，只能通过人工对设备进行升级和维护，不能实现远程升级，增加了设备升级和维护的难度和成本。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种通过远程采集数据、备份数据和远程升级的系统和方法。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种数据采集通信系统，包括:处理单元与数据采集模块、数据备份模块、通信模块、升级模块连接；所述处理单元为带有内部定时器的MCU，并且带有ADC接口、I2C接口、SPI接口、外部总线接口和网络控制器接口 ；所述数据备份模块为多个存储器或存储设备；通信模块包括有/无线网络接口。
[0006]所述升级模块为2个程序存储器。
[0007]所述数据采集模块包括多个模拟传感器和数字传感器；所述数字传感器与处理单元的I2C接口或SPI接口连接；所述模拟传感器通过运算放大器与MCU的ADC接口连接。
[0008]一种数据采集通信方法包括以下步骤:
[0009]处理单元接收通信模块的远程命令并判断其命令类型；如果命令为远程升级操作命令，则使能升级模块中的备份程序存储器；如果不是远程升级操作命令，则根据远程命令内容进行相应处理；
[0010]使能备份程序存储器后，将通信模块接收的升级程序数据通过处理单元写入备份程序存储器；判断备份程序存储器和主程序存储器在总线上是否冲突；如果冲突，则等待；如果不冲突，则失能主程序存储器并复位处理单元；升级程序数据以程序的形式从备份程序存储器中调用到处理单元的内存中运行。
[0011]所述远程命令的帧格式包括:命令头、命令号、传感器号、数据长度、数据内容和校验。
[0012]所述判断备份程序存储器和主程序存储器在总线上是否冲突包括:如果主程序存储器在一个或几个时钟周期中没有同时收到处理单元的读信号OE和写信号WE的请求，则备份程序存储器和主程序存储器在总线上无冲突；如果主程序存储器在一个或几个时钟周期中收到处理单元的读信号OE或写信号WE的请求，则备份程序存储器和主程序存储器在总线上有冲突。
[0013]本发明具有以下有益效果及优点:
[0014]1.本发明使用了多种模式数据采集技术、扩展了数据采集的模式和方法，增强了系统前端数据采集方法的多样性。
[0015]2.采用数据备份技术对采集来的数据进行备份，经过加密和解密处理增强了数据的安全性和可靠性。
[0016]3.利用系统升级和网络通信技术，在硬件设备不变的情况下对系统进行在线升级操作，减少了更新系统所需的人力和物力成本。
[0017]4.通过运算放大器电路得到缩小后的传感器信号，与单级运放电路相比，本说明中的运放电路采用前级放大，后级跟随的策略，增强了缩小后信号的稳定性，同时增加多个二极管保护电路，增强了电路的安全性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的硬件结构图；
[0019]图2为处理单元的硬件结构图；
[0020]图3为采集模块的硬件结构图；
[0021]图4为数据备份模块的示意图；
[0022]图5为升级模块的示意图；
[0023]图6为通信模块的连接示意图；
[0024]图7为运算放大器电路示意图；
[0025]图8为数据采集通信方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0027]附图1-6是数据采集通信系统的一个实施例。如图1所示，整个系统有数据采集模块1、数据备份模块2、处理单元3、通信模4块和升级模块5五部分组成。处理单元3是整个系统的大脑，他接收采集模块I采集来的数据、并操作数据备份模块2进行数据备份，通过通信模块4对采集来的数据进行传输。处理单元3具体结构由图2所示，处理单元3是一个带有ADC接口 6、I2C接口 7、SPI接口 8、定时器10、外部总线接口 11和网络控制器接口 12的处理器9。只要满足接口条件，可以选择单片机、ARM、DSP作为处理器。
[0028]处理单元接收通信模块的远程命令，整个命令格式有命令头、命令号、设备号、数据长度、数据内容和校验和五部分组成。命令头作为帧格式的开头，用于通知接收方一个完整帧的开始。命令号指示了命令的类型，处理单元可以通过命令类型进行相关的操作，传感器号是一个设备中多个传感器的编号，根据传感器编号可以对不同的设备中的传感器进行操作。数据长度是要传输数据的字节数。数据内容为传感器传输的数据信息或远程更新程序数据。校验和是命令帧的结尾，是接收端判断命令帧传输正确的依据，校验和采取了命令头、命令号、设备号、数据长度、数据内容加和的方式。命令帧格式见表I。
[0029]表I[0030]
【权利要求】
1.一种数据采集通信系统，其特征在于:处理单元(3)与数据采集模块(I)、数据备份模块(2)、通信模块(4)、升级模块(5)连接；所述处理单元(3)为带有内部定时器的MCU，并且带有ADC接口、I2C接口、SPI接口、外部总线接口和网络控制器接口 ；所述数据备份模块(2)为多个存储器或存储设备；通信模块(4)包括有/无线网络接口。
2.根据权利要求1所述的一种数据采集通信系统，其特征在于:所述升级模块(5)为2个程序存储器。
3.根据权利要求1所述的一种数据采集通信系统，其特征在于:所述数据采集模块(I)包括多个模拟传感器和数字传感器；所述数字传感器与处理单元(3)的I2C接口或SPI接口连接；所述模拟传感器通过运算放大器与MCU的ADC接口连接。
4.一种数据采集通信方法，其特征在于包括以下步骤: 处理单元(3)接收通信模块(4)的远程命令并判断其命令类型；如果命令为远程升级操作命令，则使能升级模块中的备份程序存储器(20 );如果不是远程升级操作命令，则根据远程命令内容进行相应处理； 使能备份程序存储器(20)后，将通信模块(4)接收的升级程序数据通过处理单元(3)写入备份程序存储器(20);判断备份程序存储器(20)和主程序存储器(19)在总线上是否冲突；如果冲突，则等待；如果不冲突，则失能主程序存储器(19)并复位处理单元(3);升级程序数据以程序的形式从备份程序存储器(20)中调用到处理单元(3)的内存中运行。
5.根据权利要求4所述的一种数据采集通信方法，其特征在于:所述远程命令的帧格式包括:命令头、命令号、传感器号、数据长度、数据内容和校验。
6.根据权利要求4所述的一种数据采集通信方法，其特征在于:所述判断备份程序存储器(20)和主程序存储器(19)在总线上是否冲突包括:如果主程序存储器(19)在一个或几个时钟周期中没有同时收到处理单元(3)的读信号OE和写信号WE的请求，则备份程序存储器(20)和主程序存储器(19)在总线上无冲突；如果主程序存储器(19)在一个或几个时钟周期中收到处理单元(3)的读信号OE或写信号WE的请求，则备份程序存储器(20)和主程序存储器(19)在总线上有冲突。
【文档编号】H04L12/24GK103840964SQ201210491162
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】刘松, 佟新鑫, 朱丹, 王玉良, 杨光宇 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所