一种数据缓存式通讯装置的制作方法

本发明涉及一种通讯装置，特别是一种数据缓存式通讯装置。

背景技术：

随着当今大数据的应用的普及，越来越多的工控领域数据传输在互联网中，但许多工控领域的主控器通常自身并不携带通讯功能，要通过主控器控制通讯模块把数据上传至云端服务器上，然而，工控通讯模块的工作环境一般都较为恶劣，通讯模块与云端服务器通讯能力弱，经常会出现脱线现象，会发生数据丢失，无法上传的情况。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能防止数据丢失、可靠性高的数据缓存式通讯装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数据缓存式通讯装置，包括主控电路，主控电路连接有通讯接口电路、数据缓存电路和usb接口，所述通信装置通过usb接口对外连接3g/4g通信模块，实现与云端服务器之间的数据交换；所述通信装置通过所述通讯接口电路与外部的工控设备主控器进行数据交换；所述云端服务器与所述工控设备主控器传输至所述通讯装置的数据被所述主控电路通过字典压缩法转化为数据包并缓存在所述数据缓存电路内。

所述字典压缩法为自适应字典压缩法，所述主控电路根据所述自适应字典压缩法生成数据字典，并通过所述数据字典转化ascii编码的数据包为索引数据包，实现数据包的容量压缩。

所述数据缓存电路采用先进先出管理方式存放或提取所述数据包,所述数据缓存电路使用的存储芯片型号为w25n01gvzeig。

所述主控电路包括主控芯片u1a和主控芯片u1b,所述主控芯片u1a和主控芯片u1b的芯片型号为v3s。

所述通讯接口电路包括rs485接口电路；所述rs485接口电路包括rs485芯片u4、共模电感l4、电容c15、双向稳压管zd4、双向稳压管zd5、电阻r9、电阻r10、电阻r11和连接器j6；所述rs485芯片u4的1引脚和4引脚分别接所述主控芯片u1b的40引脚和39引脚；所述rs485芯片u4的2引脚和3引脚接所述主控芯片u1b的41引脚；所述rs485芯片u4的5引脚接地；所述rs485芯片u4的8引脚通过所述电容c15接地，所述rs485芯片u4的5引脚与所述电容c15的节点接入5v电压；所述rs485芯片u4的6引脚分两路，一路通过所述电阻r11接地，另一路接所述共模电感l4的1引脚；所述rs485芯片u4的7引脚分两路，一路通过所述电阻r10接地，另一路接所述共模电感l4的3引脚；所述共模电感l4的1引脚和2引脚分别接所述连接器j6的1引脚和2引脚；所述电阻r9的一端接所述电阻r10与所述共模电感l4的3引脚的节点，另一端接所述电阻r11与所述共模电感l4的1引脚的节点；所述双向稳压管zd4的一端接所述电阻r11与所述共模电感l4的1引脚的节点，另一端接地；所述双向稳压管zd5的一端接所述电阻r10与所述共模电感l4的3引脚的节点，另一端接地。

所述通讯接口电路包括rs232接口电路；所述rs232接口电路包括rs232芯片u3、双向稳压管zd1、双向稳压管zd2、双向稳压管zd3、二极管d1、电阻r8、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13和电容c14；所述rs232芯片u3的1引脚通过所述电容c10接所述rs232芯片u3的3引脚；所述rs232芯片u3的4引脚通过所述电容c11接所述rs232芯片u3的5引脚；所述rs232芯片u3的2引脚通过所述电容c13接所述rs232芯片u3的15引脚；所述rs232芯片u3的6引脚通过所述电容c14接所述rs232芯片u3的15引脚；所述rs232芯片u3的16引脚分两路，一路接5v电压，另一路通过所述电容c12接所述rs232芯片u3的15引脚；所述rs232芯片u3的9引脚接所述二极管d1的负极，所述二极管d1的正极分两路，一路通过所述电阻r8接5v电压，另一路接所述主控芯片u1a的8引脚；所述rs232芯片u3的10引脚接所述主控芯片u1a的9引脚；所述rs232芯片u3的7引脚通过所述双向稳压管zd3接地；所述rs232芯片u3的8引脚通过所述双向稳压管zd1接地；所述双向稳压管zd2的一端接所述双向稳压管zd1与rs232芯片u3的8引脚的节点，另一端接所述双向稳压管zd3与rs232芯片u3的7引脚的节点；所述rs232芯片u3的11、12、13和14引脚悬空。

本发明的有益效果是：本发明包括主控电路，主控电路连接有通讯接口电路、数据缓存电路和usb接口，通信装置通过usb接口对外连接3g/4g通信模块，实现与云端服务器之间的数据交换；通信装置通过通讯接口电路与外部的工控设备主控器进行数据交换；云端服务器和工控设备主控器传输至通讯装置的数据被主控电路通过自适应字典压缩法转化为数据包并缓存在数据缓存电路内，有效地压缩数据包的容量，同时能避免通讯装置与云端服务器在失去连接的情况下造成数据丢失，使得数据缓存式通讯装置的数据传输更为可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电路原理方框图；

图2是本发明的电路原理图第一部分；

图3是本发明的电路原理图第二部分；

图4是本发明的电路原理图第三部分；

图5是本发明的电路原理图第四部分；

图6是本发明的电路原理图第五部分；

图7是本发明的电路原理图第六部分。

具体实施方式

参照图1至图7，一种数据缓存式通讯装置，包括主控电路，主控电路连接有通讯接口电路、数据缓存电路和usb接口，所述通信装置通过usb接口对外连接3g/4g通信模块，实现与云端服务器之间的数据交换；所述通信装置通过所述通讯接口电路与外部的工控设备主控器进行数据交换；所述云端服务器与所述工控设备主控器传输至所述通讯装置的数据被所述主控电路通过字典压缩法转化为数据包并缓存在所述数据缓存电路内；所述数据缓存电路采用先进先出管理方式存放或提取所述数据包,所述数据缓存电路使用的存储芯片型号为w25n01gvzeig；所述字典压缩法为自适应字典压缩法。

数据缓存式通讯装置采用异步数据处理方式收发数据；工控设备主控器传输发送数据至通讯装置时，传输数据按时间间隔打包成为数据包，然后把数据包按照先进先出的数据管理方式存放在数据缓存电路的缓存区内，同时主控电路检测缓存区内是否含有来自云端服务器的数据包，若数据包存在，则将云端服务器发送的数据包提取并发送至工控设备主控器；另一方面，数据缓存式通讯装置时刻检测与云端服务器间的通讯，当与云端服务器建立连接并传输数据时，按照先进先出的数据管理方式从缓存区拷贝出数据包，并将数据包上传至云端服务器，然后访问云端服务器确认数据包的接收状态，确认完毕后删除拷贝的数据包，而当通讯装置接收到来自云端服务器的数据包后则将其存放至数据缓存电路的缓存区内。

通讯装置与云端服务器的长时间通讯造成缓存区的数据包逐渐增多，若使用直接存放方式，对于存储芯片的存储空间要求很高，会提高每个通讯装置的成本，因此，所述主控电路根据所述自适应字典压缩法生成数据字典，并通过所述数据字典转化ascii编码的数据包为索引数据包，实现数据包的容量压缩。

在工控领域中，相邻数据包的数据构成形式类似，而基于该特性，通讯装置在处理数据包时提取内部的相同数据生成字典，数据包通过字典以索引的表现形式重新组织，因字典的索引通常比对应的关键字短，从而可以有效地压缩数据包的容量。通讯装置对文本型或相似程度高的数据包进行转换时，采用长的关键字提取原则提高压缩比率；对相似程度低或纯二进制的数据包进行转换时，采用短的关键字提取原则，由于二进制数据包的表现形式为关键字较短、重复率低，使用短的关键字提取原则可以调节关键字与索引值的平衡度，从而提高压缩比率；例如，某种数据包的源码有“temp1=20”、“temp2=126”、“temp3=45”、“temp4=16”等数据，在源码中存在许多重复或相似字段，提取重复或相似源码字段作为字典的索引值并生成字典。

字典表形式为“关键字<=>索引值（二进制表示）”如“temp<=>000”、“1=<=>001”、“2<=>010”、“0<=>011”、“1<=>100”、“6<=>101”、“4<=>110”、“5<=>11101”。

ascii编码方式为字符大小为8bit，而索引值的字符大小为4bit以下，通讯装置生成字典后就能使用索引值表示数据包，采用ascii编码方式的原数据包被转化为索引值表示后，数据包的数据长度被大大减少，从而达到数据压缩的效果，同时由于索引值采用可变长度编码方式，压缩比可以进一步提高，而自适应字典压缩法的使用不受限于被转换数据的长度，能自适应于数据包的相似性，另外，生成的自适应字典通过比较数据包之间的相似程度，统计出最佳数据包的输入数量，以最佳长度作为一次压缩，让数据包的压缩效率达到最高。

所述主控电路包括主控芯片u1a和主控芯片u1b,所述主控芯片u1a和主控芯片u1b的芯片型号为v3s。所述通讯接口电路包括rs485接口电路；所述rs485接口电路包括rs485芯片u4、共模电感l4、电容c15、双向稳压管zd4、双向稳压管zd5、电阻r9、电阻r10、电阻r11和连接器j6；所述rs485芯片u4的1引脚和4引脚分别接所述主控芯片u1b的40引脚和39引脚；所述rs485芯片u4的2引脚和3引脚接所述主控芯片u1b的41引脚；所述rs485芯片u4的5引脚接地；所述rs485芯片u4的8引脚通过所述电容c15接地，所述rs485芯片u4的5引脚与所述电容c15的节点接入5v电压；所述rs485芯片u4的6引脚分两路，一路通过所述电阻r11接地，另一路接所述共模电感l4的1引脚；所述rs485芯片u4的7引脚分两路，一路通过所述电阻r10接地，另一路接所述共模电感l4的3引脚；所述共模电感l4的1引脚和2引脚分别接所述连接器j6的1引脚和2引脚；所述电阻r9的一端接所述电阻r10与所述共模电感l4的3引脚的节点，另一端接所述电阻r11与所述共模电感l4的1引脚的节点；所述双向稳压管zd4的一端接所述电阻r11与所述共模电感l4的1引脚的节点，另一端接地；所述双向稳压管zd5的一端接所述电阻r10与所述共模电感l4的3引脚的节点，另一端接地。所述通讯接口电路包括rs232接口电路；所述rs232接口电路包括rs232芯片u3、双向稳压管zd1、双向稳压管zd2、双向稳压管zd3、二极管d1、电阻r8、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13和电容c14；所述rs232芯片u3的1引脚通过所述电容c10接所述rs232芯片u3的3引脚；所述rs232芯片u3的4引脚通过所述电容c11接所述rs232芯片u3的5引脚；所述rs232芯片u3的2引脚通过所述电容c13接所述rs232芯片u3的15引脚；所述rs232芯片u3的6引脚通过所述电容c14接所述rs232芯片u3的15引脚；所述rs232芯片u3的16引脚分两路，一路接5v电压，另一路通过所述电容c12接所述rs232芯片u3的15引脚；所述rs232芯片u3的9引脚接所述二极管d1的负极，所述二极管d1的正极分两路，一路通过所述电阻r8接5v电压，另一路接所述主控芯片u1a的8引脚；所述rs232芯片u3的10引脚接所述主控芯片u1a的9引脚；所述rs232芯片u3的7引脚通过所述双向稳压管zd3接地；所述rs232芯片u3的8引脚通过所述双向稳压管zd1接地；所述双向稳压管zd2的一端接所述双向稳压管zd1与rs232芯片u3的8引脚的节点，另一端接所述双向稳压管zd3与rs232芯片u3的7引脚的节点；所述rs232芯片u3的11、12、13和14引脚悬空。所述rs232芯片u3采用的芯片型号为sp3232e，所述rs485芯片u4采用的芯片型号为sp485een，所述电容c11、电容c12、电容c13和电容c15为滤波电容，配合rs485芯片u4和rs232芯片u3能滤除外部工控设备的信号干扰，增强数据缓存式通信装置传输的可靠性，数据缓存式通信装置能通过所述通讯接口电路以不同的传输速率与工控设备主控器进行数据交换，能根据与工控设备主控器之间的不同距离选择接口方式进行数据传输，在通常的情况下，通信装置安置在工控设备的表面，当工控设备的工作环境信号偏弱，可更换合适长度的传输导线，然后将通信装置放置在信号环境良好的服务区与云端服务器建立连接，使得数据缓存式通信装置具有良好的环境适应性。

以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。