基于嵌入式操作系统的监控卡的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于嵌入式操作系统的监控卡，包括：底板、核心板以及无线通信子板。底板包括网口、USB HUB模块和电连接USB HUB模块的监控端口；核心板设置在底板上且包括嵌入式处理器和电连接嵌入式处理器的网络PHY芯片、USB PHY芯片及存储模块；无线通信子板设置在底板上且包括WiFi模块；网口和WiFi模块电连接网络PHY芯片。因此，本实用新型提出的基于嵌入式操作系统的监控卡能够支持LED控制系统监控软件的运行，可实现WiFi的station模式和AP模式同时使用的功能，甚至还可集成移动通信例如3G/4G功能；其用户体验性较佳、能够满足用户便捷性的需求且可节省成本及硬件排版的空间。
【专利说明】
基于嵌入式操作系统的监控卡
技术领域
[0001]本实用新型涉及嵌入式系统技术领域，特别涉及一种基于嵌入式操作系统的监控卡。
【背景技术】
[0002]嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前在嵌入式系统领域广泛使用的操作系统有:嵌入式Linux、Windows Embedded(如WinCE6.0)、VxWorks等，以及应用在智能手机和平板电脑的Android、1S等。
[0003]嵌入式操作系统的特点主要有:系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务、需要特定的开发工具和环境等。在嵌入式系统上进行一些外围功能的设计及开发也是现如今社会电子产品控制系统发展的一种趋势。随着LED显示技术的迅速发展，各种LED显示驱动方案也层出不穷的推出，但是在LED显示控制技术这个行业，依然存在如下一些问题:产品易用性差，不能实现远程监控等问题以及成本较高等问题。
【实用新型内容】
[0004]因此，针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提出一种基于嵌入式操作系统的监控卡。
[0005]具体地，本实用新型一个实施例提出的一种基于嵌入式操作系统的监控卡，包括:底板、核心板以及无线通信子板。底板包括网口、USB HUB模块和电连接USB HUB模块的监控端口；核心板设置在底板上且包括嵌入式处理器和电连接嵌入式处理器的网络PHY芯片、USB PHY芯片及存储模块；以及无线通信子板设置在底板上且包括WiFi模块；网口和WiFi模块电连接网络PHY芯片。
[0006]在本实用新型的一个实施例中，无线通信子板还包括移动通信模块，电连接USBHUB模块。
[0007]在本实用新型的一个实施例中，监控端口为USB口。
[0008]在本实用新型的一个实施例中，核心板还包括电源管理芯片，电连接嵌入式处理器。
[0009]在本实用新型的一个实施例中，底板还包括串口模块，电连接核心板。
[0010]在本实用新型的一个实施例中，底板还包括SD卡插槽，电连接核心板。
[0011]在本实用新型的一个实施例中，底板还包括单片机模块、时钟及电池模块以及电源控制模块，单片机模块电连接核心板，时钟及电池模块电连接单片机模块，电源控制模块电连接单片机模块和核心板。
[0012]此外，本实用新型的另一个实施例提出的一种基于嵌入式操作系统的监控卡，包括:嵌入式处理器、网络PHY芯片、USB PHY芯片、存储模块、网口、USB HUB模块、监控端口以及WiFi模块；网络PHY芯片电连接嵌入式处理器，网口和WiFi模块电连接网络PHY芯片，USBPHY芯片电连接嵌入式处理器，USB HUB模块电连接USB PHY芯片，监控端口电连接USB HUB模块，存储模块电连接嵌入式处理器。
[0013]在本实用新型的一个实施例中，上述监控卡还包括移动通信模块，电连接所述USBHUB模块。
[0014]简而言之，本实用新型的实施例提出的基于嵌入式操作系统的监控卡能够支持LED控制系统监控软件的运行，可以实现WiFi的stat1n模式和AP模式同时使用的功能，同时还可集成移动通信例如3G/4G功能；因而其用户体验性较佳、能够满足用户便捷性的需求且可以节省成本及硬件排版的空间。
[0015]通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
【附图说明】
[0016]下面将结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】进行详细的说明。
[0017]图1为本实用新型提出的一种基于嵌入式操作系统的监控卡的模块示意图。
【具体实施方式】
[0018]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0019]参见图1，本实用新型实施例提出的一种基于嵌入式操作系统的监控卡包括核心板10、底板20以及无线通信子板30，核心板10、底板20和无线通信子板30呈三层结构设计，底板20上设置有核心板接口(图1中未绘出)及无线通信子板接口(图1中未绘出)以分别与核心板10及无线通信子板30相连接，其例如是从下往上依次排放底板20、核心板10和无线通信子板30，从而可以节省系统硬件设计的空间。
[0020]其中，核心板10主要是提供嵌入式操作系统运行的一个平台，是本实施例的基于嵌入式操作系统的监控卡的核心主控部分，操作系统上运行相关的一些软件。具体地，核心板10包括设置在电路板上的嵌入式处理器11、网络PHY芯片12、USB PHY芯片13、存储模块14以及电源管理芯片(Power Management IC) 15ο
[0021]底板20还包括设置在电路板上的网口21、USB HUB模块22、监控端口23、指示灯及按键模块24、串口模块25、SD卡插槽26、单片机模块27、时钟及电池模块28以及电源控制模块29。
[0022]无线通信子板30包括WiFi模块31和移动通信模块32。
[0023]下面将结合图1对核心板10、底板20及无线通信子板30的各个元件进行详细说明。
[0024]嵌入式处理器ll上电后运行操作系统(例如WinCE、LinuX、1S或安卓等操作系统)及功能相关的应用软件，控制各种外部设备发挥功能;其中，嵌入式处理器11可以是ARM处理器或其它嵌入式处理器。
[0025]网络PHY芯片12电连接嵌入式处理器11，其例如是百兆网PHY芯片。
[0026]USB PHY芯片13电连接嵌入式处理器11。
[0027]存储模块14电连接嵌入式处理器11，其主要是为嵌入式处理器11服务、存储操作系统文件以及软件等、并保证系统正常稳定运行。此处，存储模块14例如包括闪存和DDR2，当然，闪存也可以替换成其他非易失性存储器，而DDR2也可以替换成其他易失性存储器。
[0028]电源管理芯片15电连接嵌入式处理器11，其主要是给核心板10上的嵌入式处理器11提供电源管理机制。
[0029]网口21例如是RJ45接口，其电连接核心板10上的网络PHY芯片(也即网络物理收发器芯片)12，且典型地，网口 21与网络PHY芯片12之间通常还会设置有网络变压器。此处，网口 21主要是作为核心板10上的嵌入式处理器11与外部上位机例如PC机之间通信的一个桥梁，例如可以通过网口 21将监控数据上报至PC机端或云端，从而实现远程监控功能。
[0030]USB HUB模块22电连接核心板10上的USB PHY芯片13，其主要是作为USB接口扩展之用;扩展出的USB接口可以用来接插U盘，以及USB接口的鼠标等外围设备。
[0031]监控端口23电连接USB HUB模块22，其主要作为监控信息获取接口之用，例如其为USB 口从而可以通过USB线连接LED控制系统的发送卡。
[0032]指示灯及按键模块24中的指示灯的不同显示状态可以有效的让用户定位到当前系统运行到哪种状况下，并对问题能够快速定位指示;其中的按键主要是恢复出厂的IP地址所用。
[0033]串口模块25电连接核心板I O上的嵌入式处理器I I的UART (Uni versa IAsynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)口，其例如包括电平转换电路、RS232接口、RS485收发器和RS485接口，RS232接口通过该电平转换电路电连接嵌入式处理器11的UART 口，RS485接口依序通过RS485收发器和该电平转换电路电连接嵌入式处理器11的另一 UART 口。此外，RS485接口主要是用来连接外围距离稍微远点的设备，如光探头等；RS232接口一般是用来调试操作系统、打印一些调试信息时使用。
[0034]SD卡插槽26电连接核心板10且用于插接SD卡。
[0035]单片机模块27电连接核心板10，其主要是用来控制电源，从时钟及电池模块28获取存储时间给嵌入式处理器11，完成检测本监控卡的温度、湿度、电压以及警报等功能；
[0036]时钟及电池模块28电连接单片机模块27，其主要是为了保持系统时间与网络同步使用的，可以避免在系统断电后时间丢失的问题。
[0037]电源控制模块29电连接单片机模块27，主要是由单片机模块27控制电源给嵌入式处理器11供电，防止嵌入式处理器11 一上电就被击穿、烧坏等情况的发生。
[0038]无线通信子板30上的WiFi模块31电连接核心板10上的网络PHY芯片12，其能够同时作为stat1n模式和AP模式使用，并具有路由WiFi的功能，并且可以通过PC端的网页进行参数设置;此外，用户可通过移动终端如手机、PAD等设备，连接LED控制系统的终端进行通信；通过移动终端的APP对LED显示进行参数配置、检测LED控制系统的运行状态是否良好等;在无网络情况下，通过手机连接WiFi模块31也可实现状态监控功能。由此可见，本实施例的WiFi模块31为具有stat1n模式和AP模式的双模式WiFi模块，利用WiFi模块31可以实现监控数据的上报，以实现远程监控功能。
[0039]无线通信子板30上的移动通信模块32电连接底板20上的USBHUB模块22，其可以是3G/4G模块;本实施例中，3G/4G模块可以是具有PC1-E接口的板卡式模块，从而可插拔地设置在无线通信子板30上。此外，3G/4G模块例如采用集成有3G和GPS功能的SM5352E芯片。再者，由于3G/4G模块的设置，可以在户外应用中随时随地连接移动网络、访问互联网最新的信息;GPS功能可用于对本监控卡所在当前位置的定位。如此，移动通信模块32可以作为监控数据上报的途径之一。
[0040]另外，可以理解的是，本实用新型的基于嵌入式操作系统的监控卡并不限于设置有图1所示的所有元件，也可以根据实际情况弹性增加、集成、或省略部分元件，例如无线通信子板30可以只设置WiFi模块而不设置移动通信模块(例如3G/4G模块)，又或者，前述核心板10、底板20和无线通信子板30上的各个元件整合在同一块电路板而非分设于多块不同的电路板上等等，只要其不脱离本实用新型的利用基于嵌入式操作系统的监控卡实现远程监控的目的之发明精神即可。
[0041]综上所述，本实用新型实施例1)在硬件设计上优选地采用了三层结构设计，底板上兼容核心板接口以及无线通信子板接口，从下往上依次排放底板、核心板、无线通信子板三层结构设计，节省了系统硬件设计的空间；2)本监控卡是一个单纯的异步系统平台，支持USB口，支持串口通信等功能，不支持LED驱动显示，不支持接收卡级联功能;3)作为LED监控系统，功能比较完善、特别是W i F i功能比较强大，能够同时实现s ta t i on模式和AP模式，并可通过网页配置WiFi的参数，具有无线路由的功能；以及4)本监控卡还可兼有3G/4G无线上网功能。
[0042]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，包括: 底板(20)，包括网口(21)、USB HUB模块(22)和电连接所述USB HUB模块(22)的监控端口(23); 核心板(10)，设置在所述底板(20)上且包括嵌入式处理器(11)和电连接所述嵌入式处理器(11)的网络PHY芯片(12)、USB PHY芯片(13)及存储模块(14);以及 无线通信子板(30)，设置在所述底板(20)上且包括WiFi模块(31); 其中，所述网口( 21)和所述WiFi模块(31)电连接所述网络PHY芯片(12)。2.如权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，所述无线通信子板(30)还包括移动通信模块(32)，电连接所述USB HUB模块(22)。3.如权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，所述监控端口(23)为 USB 口。4.如权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，所述核心板(10)还包括电源管理芯片(15)，电连接所述嵌入式处理器(11)。5.如权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，所述底板(20)还包括串口模块(25)，电连接所述核心板(10)。6.如权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，所述底板(20)还包括SD卡插槽(26)，电连接所述核心板(10)。7.如权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，所述底板(20)还包括单片机模块(27)、时钟及电池模块(28)以及电源控制模块(29)，所述单片机模块(27)电连接所述核心板(10)，所述时钟及电池模块(28)电连接所述单片机模块(27)，所述电源控制模块(29)电连接所述单片机模块(27)和所述核心板(10)。8.—种基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，包括:嵌入式处理器(11)、网络PHY芯片(12)、USB PHY芯片(13)、存储模块(14)、网口(21)、USB HUB模块(22)、监控端口(23)以及WiFi模块(31);所述网络PHY芯片(12)电连接所述嵌入式处理器(11)，所述网口( 21)和所述WiFi模块(31)电连接所述网络PHY芯片(12)，所述USB PHY芯片(13)电连接所述嵌入式处理器(11)，所述USB HUB模块(2 2)电连接所述USBPHY芯片(I 3)，所述监控端口( 23)电连接所述USB HUB模块(22)，所述存储模块(14)电连接所述嵌入式处理器(11)。9.如权利要求8所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，还包括移动通信模块(32)，电连接所述USB HUB模块(22)。10.如权利要求8所述的基于嵌入式操作系统的监控卡，其特征在于，所述监控端口(23)为 USB 口。
【文档编号】G06F11/30GK205486066SQ201620111846
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】何琳琳, 刘延, 王伙荣
【申请人】西安诺瓦电子科技有限公司