基于龙芯1B芯片的加注机主板、加注机及加注控制系统的制作方法

本申请涉及加气设备技术领域，具体而言，涉及一种基于龙芯1b芯片的加注机主板、加注机及加注控制系统。

背景技术：

目前市场上加注机的控制系统多数采用arm架构的控制器，少部分采用x86架构。其中arm公司通过将处理器架构授权给晶圆厂的方式传播其产品，目前许多国外半导体公司持有arm授权，arm是广为人知的昂贵的cpu内核之一，而x86架构是因特尔公司推出的内核架构。国外公司开发或授权的内核存在信息泄露的安全风险，成本也较高，同时加注机中有很多的设备，安装时也很不方便。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种基于龙芯1b芯片的加注机主板、加注机及加注控制系统，用以实现保障加注机信息安全、降低设备成本的同时便于组装的技术效果。

第一方面，本申请提供了一种基于龙芯1b芯片的加注机主板，包括主板本体；所述主板本体上设有龙芯1b芯片；与所述龙芯1b芯片的spi引脚连接的串口扩展芯片；与所述串口扩展芯片连接的第一接口芯片；与所述第一接口芯片连接的第一组rs485接口；与所述龙芯1b芯片的uart引脚连接的第二接口芯片和第二组rs485接口；与所述第二接口芯片连接的多个rs232接口；与所述龙芯1b芯片的gpio引脚连接的dac芯片、adc芯片、i/o扩展器和第一驱动器；与所述dac芯片连接的dac接口；与所述adc芯片连接的多个adc接口；与所述i/o扩展器连接的第二驱动器；与所述第二驱动器连接的多个继电器接口；与所述第一驱动器连接的多个开关量输入接口和多个开关量输出接口；与所述龙芯1b芯片连接的数据传输接口和以太网接口。

进一步地，所述加注机主板还包括：设置在所述主板本体上，与所述龙芯1b芯片连接的数据存储器；所述数据存储器包括随机存储器、铁电存储器和nand-flash存储器。

进一步地，所述串口扩展芯片为wk2124。

进一步地，所述数据传输接口至少包括一个usb接口和一个can接口。

进一步地，所述dac接口和所述adc接口为本安型接口。

进一步地，所述第一组rs485接口为4个；所述第二组rs485接口为4个；所述rs232接口至少为2个；所述dac接口至少为1个；所述adc接口至少为5个；所述继电器接口至少为5个；所述开关量输出接口至少为4个；所述开关量输出接口至少为11个。

第二方面，本申请提供一种基于龙芯1b芯片的加注机，包括加注机箱体和安装在所述加注机箱体内的加注机主板；与所述加注机主板的第一组rs485接口一一对应连接的plc控制器、防爆打印机、lcd显示屏和红外通信模块；与所述加注机主板的第二组rs485接口一一对应连接的流量计、触摸屏、无线通信模块；与所述adc接口一一对应连接的加注管路压力变送器、低压供气管路压力变送器、中压供气管路压力变送器、高压管路压力变送器和气体浓度传感器；与所述dac接口连接的比例调节阀，所述比例调节阀设置在加注管路上；与所述继电器接口一一对应连接的继电器，用于发送加注机的工作状态信号；与所述rs232接口一一对应连接的按键板和读卡器；与所述开关量输出接口连接的电磁阀或气动阀。

第三方面，本申请提供一种基于龙芯1b芯片的加注控制系统，运用于基于龙芯1b芯片的加注机，包括站控电脑，与所述站控电脑连接的多个所述加注机，所述站控电脑与加注机主板的第二组rs485接口中的一路rs485接口对应连接。

进一步地，所述加注控制系统还包括：与继电器接口连接的继电器对应连接的第三方控制系统，同时所述第三方控制系统与所述加注机主板的第一组rs485接口中的一路rs485接口连接。

进一步地，各个所述加注机通过加注机主板的can接口与can总线连接。

本申请能够实现的有益效果是：本申请使用国产的龙芯1b芯片作为加注机的核心控制芯片；通过串口扩展芯片和第一接口芯片将龙芯1b芯片的spi引脚扩展为第一组rs485接口，同时通过第一接口芯片将龙芯1b芯片的部分uart引脚转换为第二组rs485接口，为加注机中的各种设备提供充足的连接接口，便于加注机功能的扩展；通过第二接口芯片将龙芯1b芯片的部分uart引脚转换为rs232接口，便于连接按键板、读卡器等设备；加注机主板提供了多个adc接口，为加注机上的气体浓度传感器和各个管路上的压力变送器提供了充足的连接口，便于对加气过程进行安全监控；加注机主板还提供了adc接口，可以与比例调节阀连接，通过龙芯1b芯片控制比例调节阀的开度；加注机主板上还提供了多个继电器接口，可以连接多个继电器，通过继电器的组合将加注机的工作状态发送给第三方控制系统；加注机主板上还设置了多个开关量输出接口和开关量输入接口，可以通过开关量输出接口控制电磁阀或气动阀的开启或关闭，通过开关量输入接口接入外部的开关量信号，进行功能的扩展。通过上述加注机主板可以更方便地组装各种加注机的功能模块，同时可以更好地保障信息安全、降低设备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于龙芯1b芯片的加注机主板拓扑结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种加注机拓扑结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种加注控制系统拓扑结构示意图。

图标：1-加注控制系统；10-加注机；100-加注机主板；110-主板本体；111-龙芯1b芯片；112-串口扩展芯片；113-第一接口芯片；114-第一组rs485接口；115-第二接口芯片；116-rs232接口；117-第二组rs485接口；118-dac芯片；1181-dac接口；119-adc芯片；1191-adc接口；120-i/o扩展器；121-第二驱动器；122-第一驱动器；1221-开关量输入接口；1222-开关量输出接口；123-usb接口；124-以太网接口；125-数据存储器；126-继电器接口；200-压力变送器；300-继电器；400-站控电脑；500-第三方控制系统。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种基于龙芯1b芯片的加注机主板拓扑结构示意图。

本申请实施例提供的加注机10主板包括主板本体110；主板本体110上设有龙芯1b芯片111；与龙芯1b芯片111的spi引脚连接的串口扩展芯片112；与串口扩展芯片112连接的第一接口芯片113；与第一接口芯片113连接的第一组rs485接口114；与龙芯1b芯片111的uart引脚连接的第二接口芯片115和第二组rs485接口117；与第二接口芯片115连接的多个rs232接口116；与龙芯1b芯片111的gpio引脚连接的dac芯片118、adc芯片119、i/o扩展器120和第一驱动器122；与dac芯片118连接的dac接口1181；与adc芯片119连接的多个adc接口1191；与i/o扩展器120连接的第二驱动器121；与第二驱动器121连接的多个继电器接口126；与第一驱动器122连接的多个开关量输入接口1221和多个开关量输出接口1222；与龙芯1b芯片111连接的数据传输接口和以太网接口124。

在一种实施方式中，串口扩展芯片112为wk2124，第一接口芯片113可以选用max3485esa芯片；第二接口芯片115可以选用sp3232een芯片；第一驱动器122可以选用mc74ac541dtr2g驱动芯片；第二驱动器121可以选用uln2803a驱动芯片；i/o扩展器120可以选用mcp23018；dac芯片118可以选用dac102s085；adc芯片119可以选用ads7951和tlc1549；第一组rs485接口114为4个；第二组rs485接口117为4个；rs232接口116至少为2个；dac接口1181至少为1个；adc接口1191至少为5个；继电器接口126至少为5个；开关量输出接口1222至少为4个；开关量输出接口1222至少为11个。通过上述方式，可以为加注机10中的电子设备提供充足的接口。

示例性地，龙芯1b芯片111的spi引脚与wk2124连接，扩展为4路串行通信接口，该4路串行通信接口通过max3485esa芯片转换为4路rs485接口(即第一组rs485接口114)；其中，第一路rs485接口可以与plc控制器连接，实现加注站点的加注工艺流程控制；第二路rs485接口与防爆打印机通信，打印每笔消费记录的消费凭证；第三路rs485接口与lcd显示屏通信，用于实时展示加注气量、金额和单价信息；第四路rs485接口与红外通信模块通信，用于实时获取清洁能源汽车和气瓶的实时信息。龙芯1b芯片111自身的串行通信接口其中四个通过max3485esa芯片转换为4路rs485接口(即第二组rs485接口117)，两个通过sp3232een芯片转换为rs232接口116。其中，第五路rs485接口与加注机10中的流量计通信，实现气体和液体的精准计量；第六路rs485接口与站控电脑400通信连接，实现现场数据的实时监控；第七路rs485接口与无线通信模块通信连接，实现加注机10与无线设备间数据交换；第八路rs485接口与触摸屏通信连接，实现快捷的人机交换；第一路rs232接口与加注机10按键板通信连接，实现系统的相关设置工作；第二路rs232接口与读卡器(用于读取cpu卡或m1卡)进行通信连接，实现用户卡片的金融支付。

mc74ac541dtr2g驱动芯片与龙芯1b芯片111的gpio引脚对应连接，提供4路开关量输出接口和11路开关量输入接口；其中开关量输出接口与加注机10上的电磁阀(或气动阀)连接，控制电磁阀(或气动阀)的开启和闭合。龙芯1b芯片111的4个gpio引脚与ads7951芯片连接后与对应的adc接口1191连接，提供4路adc接口1191用于接收压力变送器200采集到的数据信息；其中第一路adc接口与加注管路压力变送器相连，负责采集加注管路处的充装压力；第二路adc接口与低压供气管路压力变送器相连，负责采集加注站低压供气管路的压力；第三路adc接口与中压供气管路压力变送器相连，负责采集加注站中压供气管路的压力；第四路adc接口与高压供气管路压力变送器相连，负责采集加注站高压管路的压力。龙芯1b芯片111的3个gpio引脚与tlc1549芯片连接，提供一个用于连接气体浓度传感器的adc接口；气体浓度传感器负责采集加注区域可燃气体泄露量。龙芯1b芯片111的3个gpio引脚与dac102s085连接，提供一个与比例调节阀连接的dac接口1181，通过软件算法可以控制比例调节阀的开度，完成加注过程中的精准控制。

龙芯1b芯片111的5个gpio引脚与mcp23018连接后通过uln2803a驱动芯片与继电器接口126连接，提供5路继电器输出，五路继电器300通过不同的组合可以将加注机10的工作状态通知第三方控制系统500，同时加注机主板100还通过第一路rs485接口将实时信息发给第三方控制系统500。

在一种实施方式中，加注机主板100还包括：设置在主板本体110上，与龙芯1b芯片111连接的数据存储器125；数据存储器125包括随机存储器、铁电存储器和nand-flash存储器。在一种实施方式中，临时数据存放于随机存储器中，该存储单元在系统掉电时数据不会丢失，最新10次的交易数据存放于铁电存储器中，当铁电存储器中的数据大于10条，将10条交易数据批量写入nand-flash存储器中，以提升系统的存储寿命。

在一种实施方式中数据传输接口包括至少一个usb接口123和一个can接口；通过usb接口123可实现大容量数据的拷贝；通过can接口实现多台加注设备的工业组网功能。

请参看图2，图2为本申请实施例提供的一种加注机拓扑结构示意图。

本申请实施例提供的加注机10包括加注机箱体和安装在加注机箱体内的加注机主板100；与加注机主板100的第一组rs485接口114一一对应连接的plc控制器、防爆打印机、lcd显示屏和红外通信模块；与加注机主板100的第二组rs485接口117一一对应连接的流量计、触摸屏、无线通信模块；与adc接口一一对应连接的加注管路压力变送器、低压供气管路压力变送器、中压供气管路压力变送器、高压管路压力变送器和气体浓度传感器；与dac接口1181连接的比例调节阀，比例调节阀设置在加注管路上；与继电器接口126一一对应连接的继电器，用于发送加注机的工作状态信号；与rs232接口116一一对应连接的按键板和读卡器；与开关量输出接口连接的电磁阀或气动阀。

请参看图3，图3为本申请实施例提供的一种加注控制系统拓扑结构示意图。

本申请实施例还提供了一种运用于基于龙芯1b芯片的加注机的加注控制系统，该加注控制系统1包括站控电脑400，与站控电脑400连接的多个加注机，站控电脑400与加注机主板100的第二组rs485接口117中的一路rs485接口对应连接。每台加注机的加注数据可以通过rs485接口传输给站控电脑400，实现现场数据的实时监控。

在一种实施方式中，为了便于对各个加注站的加注机监控，还可以在加注机主板100的继电器接口126上对应连接5个继电器，继电器通过不同的组合控制将加注机的工作状态通知第三方控制系统500，同时加注机主板100还通过第一路rs485接口将实时信息发给第三方控制系统500。各个加注机还可以通过can接口与can总线连接，进行自组网。

综上所述，本申请实施例提供一种基于龙芯1b芯片的加注机主板、加注机及加注控制系统，包括主板本体；主板本体上设有龙芯1b芯片；与龙芯1b芯片的spi引脚连接的串口扩展芯片；与串口扩展芯片连接的第一接口芯片；与第一接口芯片连接的第一组rs485接口114；与龙芯1b芯片的uart引脚连接的第二接口芯片和第二组rs485接口；与第二接口芯片连接的多个rs232接口；与龙芯1b芯片的gpio引脚连接的dac芯片、adc芯片、i/o扩展器和第一驱动器；与dac芯片连接的dac接口；与adc芯片连接的多个adc接口；与i/o扩展器连接的第二驱动器；与第二驱动器连接的多个继电器接口；与第一驱动器连接的多个开关量输入接口和多个开关量输出接口；与龙芯1b芯片连接的数据传输接口和以太网接口。在保证信息安全的同时提供了多种类型的接口，可以与加注机中的各种设备进行连接，即方便组装加注机，也降低了设备成本。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。