数据采集方法、板卡、工业机箱及电子设备与流程

文档序号:33388526发布日期:2023-03-08 09:34阅读:74来源:国知局

1.本公开涉及工业控制技术领域,尤其涉及一种数据采集方法、板卡、工业机箱及电子设备。


背景技术:

2.随着工业自动化、智能化需求的提出,基于背板总线的工业控制机箱得以迅速推广应用。相关技术中,基于背板走线的数据采集系统中,主要有cpci(其中,cpci(compact pci,紧凑型pci),是(pci industrial computer manufacturer's group,国际工业计算机制造者联合会)组织于1994年提出的高性能工业计算机总线标准)总线,和vpx(其中,vpx是vita(vme international trade association,vme国际贸易协会)组织于2007年在其vme总线基础上提出的新一代高速串行总线标准)总线。
3.这种方式下,基于cpci总线和vpx总线实现的数据采集,其涉及的通信协议比较复杂,导致数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度较大,实现成本较高,且容易被破解,增加了泄密的可能性。


技术实现要素:

4.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此,本公开的目的在于提出一种数据采集方法、第一板卡、第二板卡、工业机箱、电子设备、存储介质及计算机程序产品,能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
6.本公开第一方面实施例提出的数据采集方法,被第一板卡执行,所述第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,包括:向所述至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,所述第一控制信号用于控制所述至少一个第二板卡采集数据;基于所述第一总线信号,接收来自所述至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,所述目标数据是所述第二板卡响应于所述第一控制信号所采集的数据。
7.本公开第二方面实施例提出的数据采集方法,被第二板卡执行,所述第二板卡基于第一总线信号与第一板卡之间进行数据传输,包括:接收所述第一板卡发送的第一控制信号,其中,所述第一控制信号用于控制所述第二板卡采集数据;基于所述第一总线信号,向所述第一板卡传输所采集的目标数据,其中,所述目标数据是所述第二板卡响应于所述第一控制信号所采集的数据。
8.本公开第三方面实施例提出的第一板卡,所述第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,所述第一板卡包括:处理器,与所述处理器相连接的信号转换器,以及电平转换芯片;其中,所述处理器,用于向所述电平转换芯片输出第一串口信号;所述电平转换芯片,用于将所述第一串口信号转换为所述第一总线信号的数据传输协议所支持的第一控制信号,以及向所述至少一个第二板卡发送所述第一控制信号,其中,所述第一控制信号用于控制所述至少一个第二板卡采集目标数据;所述信号转换器,用于基
于所述第一总线信号,接收来自所述至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,所述目标数据是所述第二板卡响应于所述第一控制信号所采集的数据。
9.本公开第四方面实施例提出的第二板卡,所述第二板卡基于第一总线信号与第一板卡之间进行数据传输,所述第二板卡包括:处理器,与所述处理器相连接的信号转换器,以及电平转换芯片;其中,所述电平转换芯片,用于接收所述第一板卡发送的第一控制信号,并根据所述第一总线信号的数据传输协议将所述第一控制信号转换为第一串口信号,以及将所述第一串口信号提供至所述处理器,其中,所述第一控制信号用于控制所述至少一个第二板卡采集数据;所述处理器,用于基于所述第一串口信号控制所述第二板卡采集数据,并将所采集的目标数据提供至所述信号转换器,其中,所述目标数据是所述第二板卡响应于所述第一控制信号所采集的数据;所述信号转换器,用于基于所述第一总线信号,向所述第一板卡传输所采集的目标数据。
10.本公开第五方面实施例提出的工业机箱,包括:如本公开第三方面实施例提出的第一板卡;以及如本公开第四方面实施例提出的第二板卡,其中,所述第一板卡基于第一总线信号与至少一个所述第二板卡之间进行数据传输。
11.本公开第六方面实施例提出的电子设备,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行程序时实现如本公开第一方面实施例提出的数据采集方法,或者实现如本公开第二方面实施例提出的数据采集方法。
12.本公开第七方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例提出的数据采集方法,或者实现如本公开第二方面实施例提出的数据采集方法。
13.本公开第八方面实施例提出了一种计算机程序产品,当计算机程序产品中的指令由处理器执行时,执行如本公开第一方面实施例提出的数据采集方法,或者执行如本公开第二方面实施例提出的数据采集方法。
14.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本公开的实践了解到。
附图说明
15.本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
16.图1是本公开一实施例提出的数据采集方法的流程示意图;
17.图2是本公开实施例中多个第二板卡基于第一总线信号分时传输目标数据的时序示意图;
18.图3是本公开另一实施例提出的数据采集方法的流程示意图;
19.图4是本公开实施例中第二控制信号结构示意图;
20.图5是本公开实施例中通信应答信号结构示意图;
21.图6是本公开实施例中多个第二板卡基于第一总线信号分时传输通信应答信号的时序示意图;
22.图7是本公开另一实施例提出的数据采集方法的流程示意图;
23.图8是本公开另一实施例提出的数据采集方法的流程示意图;
24.图9是本公开一实施例提出的第一板卡的结构示意图;
25.图10是本公开一实施例提出的第二板卡的结构示意图;
26.图11是本公开一实施例提出的工业机箱的结构示意图;
27.图12是本公开一实施例提出的数据采集系统的结构示意图;
28.图13是本公开实施例中的一种温度采集系统的架构示意图;
29.图14是本公开实施例的温度采集系统中主板卡的硬件原理示意图;
30.图15是本公开实施例中温度采集系统的采集时间抖动示意图;
31.图16是本公开实施例中温度采集系统采集时间的分布图示意图;
32.图17示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。
具体实施方式
33.下面详细描述本公开的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本公开,而不能理解为对本公开的限制。相反,本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
34.图1是本公开一实施例提出的数据采集方法的流程示意图。
35.本实施例以数据采集方法被配置为数据采集装置中来举例说明,本实施例中数据采集方法可以被配置在数据采集装置中,数据采集装置可以设置在服务器中,或者也可以设置在电子设备中,本公开实施例对此不作限制。
36.本实施例以数据采集方法被配置在电子设备中为例。其中,电子设备例如智能手机、平板电脑、个人数字助理、电子书等具有各种操作系统的硬件设备。
37.需要说明的是,本公开实施例的执行主体,在硬件上可以例如为服务器或者电子设备中的中央处理器(central processing unit,cpu),在软件上可以例如为服务器或者电子设备中的相关的后台服务,对此不作限制。
38.本公开实施例中的数据采集方法可以被第一板卡执行,第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输。
39.其中,板卡是印制电路板的一种,制作时带有插芯,可以插入计算机的主电路板(主板)的插槽中,用来控制硬件的运行,比如显示器、采集卡等设备,安装驱动程序后,即可实现相应的硬件功能。
40.本公开实施例中的数据采集方法可以是基于多个板卡实现,由一个实现主控功能的板卡和至少一个实现从控功能的板卡联动以实现工业数据采集,其中,实现主控功能的板卡可以被称为第一板卡,实现从控功能的板卡可以被称为第二板卡,本实施例中的数据采集方法即可以由实现主控功能的第一板卡执行,该第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡进行数据传输,具体参见下述。
41.如图1所示,该数据采集方法,包括:
42.s101:向至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡采集目标数据。
43.其中,用于控制第二板卡采集目标数据的控制触发信号,可以被称为第一控制信
号,第二板卡所采集的工业应用中的数据,可以被称为目标数据。
44.在本公开的一些实施例中,第一板卡可以基于第一总线信号向一个或者多个第二板卡发送第一控制信号,有数据采集需求的第二板卡可以接收并解析第一控制信号,以触发采集目标数据,而后,将所采集的目标数据基于第一总线信号反馈至第一板卡。
45.在本公开的一些实施例中,该第一总线信号可以是由rs422的物理层提供,rs422,即支持平衡电压数字接口电路的电气特性rs-422标准的通信总线,该rs422总线可以提供差分信号rx+/rx-和差分信号tx+/tx-,差分信号rx+/rx-和差分信号tx+/tx-可以用于支持主板卡和从板卡之间的数据传输,在主板卡和从板卡上,差分信号rx+/rx-可以由第一板卡或者第二板卡内处理器的通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver-transmitter,uart)接口,联合rs422信号转换器实现,本公开实施例中,通过使用rs422总线作为传输的物理层,设置了同步触发信号(即第一控制信号),从而实现了一种通信速率低、成本小及易于实现的同步数据采集方案。
46.在本公开的一些实施例中,第一板卡可以预先与至少一个第二板卡进行握手通信,以建立第一板卡与一个或者多个第二板卡之间的通信连接,而后由第一板卡向至少一个第二板卡发送第一控制信号。
47.s102:基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据。
48.在本公开的一些实施例中,一个或者多个第二板卡可以监听是否接收到第一板卡发送的第一控制信号,如果接收到第一控制信号,则采集目标数据,而后基于第一总线信号将所采集目标数据传输至第一板卡。
49.一些实施例中,基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,可以是由第二板卡将所采集的目标数据携带在第一总线信号中,并基于能够承载第一总线信号的通信总线,向第一板卡发送该第一总线信号,则第一板卡可以对该通信总线进行监听,当监听到第二板卡发送的第一总线信号时,捕获该第一总线信号,并对其进行解析以得到第二板卡将所采集的目标数据,对此不做限制。
50.举例而言,在数据采集时,可以由第一板卡(第一板卡也可以被称为主板卡)发送数据采集信号(即第一控制信号),第二板卡(第二板卡也可以被称为从板卡)接收到数据采集信号(即第一控制信号)后开始采集目标数据,如果第二板卡采集目标数据所需要的最长时间为t1,则在时间t1+t2时间后开始目标数据的上传工作。
51.在本公开的一些实施例中,第二板卡的数量是多个;接收至少一个第二板卡基于第一总线信号传输的所采集目标数据,可以是基于第一总线信号,接收一个第二板卡传输的目标数据,并基于第一总线信号,接收另一个第二板卡传输的目标数据,直至接收到末一个第二板卡传输的目标数据,其中,一个第二板卡传输目标数据的时间早于另一个第二板卡传输目标数据的时间,第二板卡传输目标数据的时间由第二板卡的从板地址确定,从而有效支持对第二板卡的数量扩展,提升数据采集方法的适用性。
52.也即是说,如果根据数据采集场景,第一板卡仅控制一个第二板卡来采集目标数据,则第二板卡在采集目标数据之后,可以直接基于第一总线信号将目标数据传输至第一板卡,由第一板卡接收第二板卡传输的目标数据,还可以根据数据采集场景,由第一板卡控制多个第二板卡采集目标数据,则多个第二板卡可以分时地使用第一总线信号来传输目标
数据。
53.举例而言,开始进入数据采集阶段,其采集的时序图如图2所示,图2是本公开实施例中多个第二板卡基于第一总线信号分时传输目标数据的时序示意图,不同第二板卡所采集目标数据的上传,可以基于第二板卡的从板地址分时进行,从板地址最小的第二板卡具有最高的优先级,基于从板地址分时的使用第一总线信号(例如差分信号rx+/rx-)的时间,以此保证所采集的目标数据传输的可靠性。
54.由此,通过基于第一总线信号,接收一个第二板卡传输的目标数据,而后,基于第一总线信号,接收另一个第二板卡传输的目标数据,直至接收到末一个第二板卡传输的目标数据,其中,一个第二板卡传输目标数据的时间早于另一个第二板卡传输目标数据的时间,第二板卡传输目标数据的时间由第二板卡的从板地址确定,能够有效保证数据传输的有序性和可靠性。
55.也即是说,可以由一个第二板卡先占用第一总线信号向第一板卡传输目标数据,该一个第二板卡传输完毕目标数据后,再由另一个第二板卡占用第一总线信号向第一板卡传输目标数据,直至多个第二板卡中的末一个第二板卡传输完毕目标数据。
56.在本公开的一些实施例中,第二板卡基于第一总线信号传输目标数据的时间由相应第二板卡的从板地址确定,比如,从板地址越小的第二板卡,其基于第一总线信号传输目标数据的时间可以越早,从板地址越大的第二板卡,其基于第一总线信号传输目标数据的时间可以越晚,能够便捷地为不同第二板卡分配不同的基于第一总线信号传输目标数据的时间,有效提升目标数据传输的有序性。
57.在本公开的一些实施例中,一个第二板卡传输目标数据的时间早于另一个第二板卡传输目标数据的时间,第二板卡传输目标数据的时间由第二板卡的从板地址确定,以实现一个第二板卡基于第一总线信号传输目标数据的时间早于另一个第二板卡基于第一总线信号传输目标数据的时间,能够便捷地为不同第二板卡分配不同的基于第一总线信号传输目标数据的时间,有效提升目标数据传输的有序性。
58.本实施例中,第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,通过向至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡采集目标数据,并基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据,实现基于第一板卡联动控制至少一个第二板卡以采集目标数据,并且第一板卡基于第一总线信号接收至少一个第二板卡所采集目标数据,能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
59.图3是本公开另一实施例提出的数据采集方法的流程示意图。
60.本实施例可以由第一板卡执行,第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,第一板卡还可以基于第二总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,第二总线信号可以用于支持第一板卡与至少一个第二板卡之间建立通信连接。
61.如图3所示,该数据采集方法,包括:
62.s301:基于第二总线信号,向至少一个第二板卡发送第二控制信号,其中,第二控制信号用于第一板卡与至少一个第二板卡之间建立通信连接。
63.在本公开的一些实施例中,该第二总线信号可以是差分信号tx+/tx-,差分信号tx
+/tx-可以与差分信号rx+/rx-联合以支持主板卡和从板卡之间的数据传输,在主板卡和从板卡上,差分信号tx+/tx-可以由第一板卡或者第二板卡内的处理器的uart接口,联合rs422信号转换器实现,本公开实施例中,通过使用rs422总线作为传输的物理层,设置了通信握手信号(即第二控制信号)以及同步触发信号(即第一控制信号),从而实现了一种通信速率低、成本小及易于实现的同步数据采集方案。
64.也即是说,在数据采集之前,可以建立第一板卡与至少一个第二板卡之间的通信连接,可以由第一板卡基于第二总线信号,向至少一个第二板卡发送第二控制信号,其中,第二控制信号用于第一板卡与至少一个第二板卡之间建立通信连接。
65.举例而言,可以由第一板卡基于第二总线信号发送第二控制信号,该第二控制信号中可以包括目标地址,该目标地址可以用于匹配一个第二板卡,此时,该第二控制信号的信号格式可以如图4所示,图4是本公开实施例中第二控制信号结构示意图,第二控制信号可以包括帧头、目标地址、数据域、帧尾。每个第二板卡可以均监听第二总线信号上的第二控制信号,并在确定第二控制信号中所携带目标地址与自身的从板地址相同时,采取相应的响应措施,如果确定第二控制信号中所携带目标地址与自身的从板地址不相同时,可以丢弃所接收第二控制信号。
66.举例而言,可以由第一板卡基于第二总线信号发送第二控制信号,该第二控制信号中可以包括广播地址,广播地址用于匹配每个第二板卡的从板地址,第二板卡在相应从板地址被匹配时发送通信应答信号,对此不做限制。
67.举例而言,主板卡与从板卡之间的数据通信采用问答式的通信方法,即通信总是由主板卡发起,由从板卡对主板卡的控制信号进行应答。主板卡发送的第一控制信号是一种群发的控制信号,控制信号中带有从板卡的从板地址,每个从板卡可以监听tx+/tx-线(提供第二总线信号的信号线)上的第二控制信号,并及时完成第二控制信号的接收,接收到第二控制信号后,先是检查本从板卡的从板地址是否与第二控制信号中的目标地址相同,如果本从板卡的从板地址与第二控制信号中的目标地址相同,本从板卡才进行相应的操作,并对处理的结果做出应答,这是属于一主一从的通信过程,该过程不需要触发信号+/-的参与。还可以设置第二控制信号中包含广播地址,当目标地址是广播地址时,则需要每个从板卡对该第二控制信号进行响应处理。
68.s302:基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡的通信应答信号,其中,通信应答信号用于向第一板卡告知已建立通信连接。
69.第一板卡基于第二总线信号向至少一个第二板卡发送第二控制信号,其中,第一板卡可以基于第一总线信号监听至少一个第二板卡传输的通信应答信号,该通信应答信号用于向第一板卡告知已建立通信连接。
70.在本公开的一些实施例中,基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡的通信应答信号,可以是接收一个第二板卡基于第一总线信号传输的通信应答信号,其中,第二控制信号包括:目标地址,目标地址与一个第二板卡的从板地址相同,或者接收多个第二板卡基于第一总线信号分时传输的通信应答信号,其中,第二控制信号包括:广播地址,广播地址用于匹配每个第二板卡的从板地址,第二板卡在相应从板地址被匹配时发送通信应答信号。
71.也即是说,如果只控制一个第二板卡采集目标数据,则可以建立与该一个第二板
卡之间的通信连接,相应的,接收该一个第二板卡基于第一总线信号传输的通信应答信号,如果控制多个第二板卡采集目标数据,则可以建立与多个第二板卡之间的通信连接,相应的,接收多个第二板卡基于第一总线信号分时传输的通信应答信号,从而保证对第一总线信号rx+/rx-的分时使用,保证数据的可靠传输。
72.在本公开的一些实施例中,接收多个第二板卡基于第一总线信号分时传输的通信应答信号,可以是基于第一总线信号,接收一个第二板卡传输的通信应答信号,其中,第二控制信号包括:目标地址,目标地址与一个第二板卡的从板地址相同;或者基于第一总线信号,接收多个第二板卡传输的通信应答信号,其中,第二控制信号包括:广播地址,广播地址用于匹配多个第二板卡之中每一个第二板卡的从板地址,第二板卡在相应从板地址被匹配时发送通信应答信号。
73.也即是说,可以由一个第二板卡先基于第一总线信号向第一板卡传输通信应答信号,该一个第二板卡传输完毕通信应答信号后,再由另一个第二板卡基于第一总线信号向第一板卡传输通信应答信号,直至多个第二板卡中的末一个第二板卡传输完毕通信应答信号。
74.举例而言,主板卡设置一个等待时间,该等待时间能够保证从板卡完成对第二控制信号的处理,经过等待时间后,主板卡发送一个触发信号,各个从板卡接收到触发信号后,基于本从板卡的从板地址的大小,分时的使用第一总线信号rx+/rx-向第一板卡传输通信应答信号,例如,按照从板卡的从板地址由小到大的顺序,顺次的发送通信应答信号。
75.如图5所示,图5是本公开实施例中通信应答信号结构示意图,通信应答信号可以包括帧头、从板地址、数据域、帧尾。如图6所示,图6是本公开实施例中多个第二板卡基于第一总线信号分时传输通信应答信号的时序示意图。不同第二板卡的通信应答信号的上传,可以基于第二板卡的从板地址分时进行,从板地址最小的第二板卡具有最高的优先级,基于从板地址分时的基于第一总线信号(差分信号rx+/rx-)传输通信应答信号,以此保证通信应答信号传输的可靠性。
76.s303:向至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡采集数据。
77.s304:基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据。
78.针对s303-s304的描述说明可以具体参见上述实施例,在此不再赘述。
79.本实施例中,第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,第一板卡还可以基于第二总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,通过基于第二总线信号向至少一个第二板卡发送第二控制信号,其中,第二控制信号用于第一板卡与至少一个第二板卡之间建立通信连接,基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡的通信应答信号,其中,通信应答信号用于向第一板卡告知已建立通信连接,由于可以基于实际数据采集需求建立第一板卡与任意数量第二板卡之间的通信连接,以支持所建立通信连接的第二板卡上报所采集的目标数据,能够有效地实现个性化的数据采集,提升数据采集方法的适用性和实用性。通过向至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡采集数据,并基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据,实现
基于第一板卡联动控制至少一个第二板卡以采集目标数据,并且基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
80.下述实施例中,针对与上述实施例中相同或者相应方法步骤、术语的描述说明可以一并参见上述实施例,在此不再赘述。
81.图7是本公开另一实施例提出的数据采集方法的流程示意图。
82.本公开实施例中的数据采集方法可以是基于多个板卡实现,由一个实现主控功能的板卡和至少一个实现从控功能的板卡联动以实现工业数据采集,其中,实现主控功能的板卡可以被称为第一板卡,实现从控功能的板卡可以被称为第二板卡,本实施例中的数据采集方法即可以由实现从控功能的第二板卡执行,第二板卡基于第一总线信号与第一板卡之间进行数据传输,具体参见下述。
83.如图7所示,该数据采集方法,包括:
84.s701:接收第一板卡发送的第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制第二板卡采集数据。
85.s702:基于第一总线信号,向第一板卡传输所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据。
86.在本公开的一些实施例中,第二板卡具有对应的从板地址,第二板卡基于第一总线信号传输目标数据的时间由从板地址确定,不同第二板卡可以基于第一总线信号向第一板卡分时传输目标数据或者通信应答信号,通信应答信号用于向第一板卡告知已建立通信连接。
87.在本公开的一些实施例中,第一总线信号和/或第二总线信号由rs422总线的物理层提供。
88.本实施例中,第二板卡接收第一板卡发送的第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制第二板卡采集数据,基于第一总线信号,向第一板卡传输所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据,能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
89.图8是本公开另一实施例提出的数据采集方法的流程示意图。
90.本实施例中的数据采集方法即可以由实现从控功能的第二板卡执行,第二板卡基于第一总线信号和第二总线信号与第一板卡之间进行数据传输,第二总线信号可以用于支持第一板卡与至少一个第二板卡之间建立通信连接,具体参见下述。
91.如图8所示,该数据采集方法,包括:
92.s801:基于第二总线信号,接收第一板卡发送的第二控制信号,其中,第二控制信号用于第二板卡与第一板卡之间建立通信连接。
93.s802:基于第一总线信号,向第一板卡传输通信应答信号,其中,通信应答信号用于向第一板卡告知已建立通信连接。
94.s803:接收第一板卡发送的第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制第二板卡采集数据。
95.s804:基于第一总线信号,向第一板卡传输所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据。
96.在本公开的一些实施例中,第一总线信号和/或第二总线信号由rs422总线的物理层提供。
97.本实施例中,由于可以基于实际数据采集需求建立第一板卡与任意数量第二板卡之间的通信连接,以支持所建立通信连接的第二板卡上报所采集的目标数据,能够有效地实现个性化的数据采集,提升数据采集方法的适用性和实用性。能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
98.图9是本公开一实施例提出的第一板卡的结构示意图。
99.第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输。
100.如图9所示,该第一板卡90,包括:处理器901,与处理器901相连接的信号转换器902,以及电平转换芯片903;其中,
101.处理器901,用于向电平转换芯片903输出第一串口信号;
102.电平转换芯片903,用于将第一串口信号转换为第一总线信号的数据传输协议所支持的第一控制信号,以及向至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡采集数据;
103.信号转换器902,用于基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据。
104.在本公开的一些实施例中,第一板卡90基于第二总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,第二总线信号和第一总线信号由相同总线所提供;其中,
105.处理器901,用于向信号转换器902输出第二串口信号;
106.信号转换器902,用于将第二串口信号转换为第二总线信号的数据传输协议所支持的第二控制信号,并基于第二总线信号,向至少一个第二板卡发送第二控制信号,以及基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡的通信应答信号,其中,第二控制信号用于第一板卡90与至少一个第二板卡之间建立通信连接,通信应答信号用于向第一板卡90告知已建立通信连接。
107.在本公开的一些实施例中,第一总线信号和/或第二总线信号由rs422总线的物理层提供。
108.本实施例中,第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,通过向至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡采集目标数据,并基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据,实现基于第一板卡联动控制至少一个第二板卡以采集数据,并且第一板卡基于第一总线信号,接收来自至少一个第二板卡所采集的目标数据,能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
109.图10是本公开一实施例提出的第二板卡的结构示意图。
110.第二板卡基于第一总线信号与第一板卡之间进行数据传输。
111.如图10所示,该第二板卡100,包括:
112.处理器1001,与处理器1001相连接的信号转换器1002,以及电平转换芯片1003;其中,
113.电平转换芯片1003,用于接收第一板卡发送的第一控制信号,并根据第一总线信号的数据传输协议将第一控制信号转换为第一串口信号,以及将第一串口信号提供至处理器1001,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡100采集数据;
114.处理器1001,用于基于第一串口信号控制第二板卡100采集数据,并将所采集的目标数据提供至信号转换器1002,其中,目标数据是第二板卡响应于第一控制信号所采集的数据;
115.信号转换器1002,用于基于第一总线信号,向第一板卡传输所采集的目标数据。
116.在本公开的一些实施例中,第二板卡100基于第二总线信号与第一板卡之间进行数据传输;其中,
117.信号转换器1002,还用于基于第二总线信号,接收第一板卡发送的第二控制信号,并根据第二总线信号的数据传输协议将第二控制信号转换为第二串口信号,将第二串口信号提供至处理器1001,以及基于第一总线信号传输处理器1001提供的通信应答信号,其中,第二控制信号用于第二板卡100与第一板卡之间建立通信连接,通信应答信号用于向第一板卡告知已建立通信连接;
118.处理器1001,用于根据第二串口信号生成通信应答信号,并将通信应答信号提供至信号转换器1002。
119.在本公开的一些实施例中,第一总线信号和/或第二总线信号由rs422总线的物理层提供。
120.本实施例中,第二板卡基于第一总线信号与第一板卡之间进行数据传输,通过接收第一板卡发送的第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制第二板卡采集数据,基于第一总线信号向第一板卡传输所采集目标数据,能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
121.图11是本公开一实施例提出的工业机箱的结构示意图。
122.如图11所示,该工业机箱110,包括:
123.上述实施例中的第一板卡90;以及
124.上述实施例中的第二板卡100,其中,第一板卡90基于第一总线信号与至少一个第二板卡100之间进行数据传输。
125.在本公开的一些实施例中,第一板卡90基于第二总线信号与至少一个第二板卡100之间进行数据传输。
126.在本公开的一些实施例中,第一总线信号和/或第二总线信号由rs422总线的物理层提供。
127.如图12所示,图12是本公开一实施例提出的数据采集系统的结构示意图。在图12所示的数据采集系统中,以该数据采集系统包括一个第一板卡(主板卡),以及三个第二板卡(从板卡a、从板卡b、从板卡c进行示例,对从板卡的数量不做限制,可以根据实际数据采集需求自适应扩展),该数据采集系统可以采用主从控制结构,主从板卡之间通过差分信号tx+/tx-、差分信号rx+/rx-、差分触发信号+/-以及gnd信号连接,可以在硬件上通过背板走线实现前述信号。差分信号tx+/tx-和差分信号rx+/rx-主要用于主从之间的数据传输,在主板卡和从板卡上,可以由处理器的uart接口通过rs422电平转换器(即信号转换器)实现,嵌入式处理器具备uart接口,其编程实现也比较简单,最大的通信速率为256000bps(比特
率);差分触发信号+/-是由主板卡通过嵌入式处理器的输出接口经过电平转换芯片驱动,差分电平变化经过rs422电平到ttl电平的电平转换芯片,而后由从板的处理器接收,基于不同的工作场景,从板的处理器进行不同的操作;gnd信号使各板卡的信号电平的基础保持一致,提高系统的可靠性。uart接口和通用输入输出接口是嵌入式处理器的扩展接口,ttl电平到rs422电平的电平转换芯片,可以使用max3490e等具有输入输出使能控制的rs422协议芯片实现,本公开中的数据采集系统实现的各个部分成本较低,编程实现简单,因此使得提出的数据采集系统具有很好的应用适应性。
128.本实施例中,第一板卡基于第一总线信号与至少一个第二板卡之间进行数据传输,通过向至少一个第二板卡发送第一控制信号,其中,第一控制信号用于控制至少一个第二板卡采集目标数据,并接收至少一个第二板卡基于第一总线信号传输的所采集目标数据,实现基于第一板卡联动控制至少一个第二板卡以采集目标数据,并且第一板卡基于第一总线信号接收至少一个第二板卡所采集目标数据,能够有效降低数据采集所涉及相关软件或硬件的实现难度,有效降低数据采集的实现成本,有效提升数据采集的保密性。
129.针对本公开实施例所提出数据采集方法的应用示例可以举例说明如下:
130.使用本公开实现的一种温度采集系统的架构图如图13所示,图13是本公开实施例中的一种温度采集系统的架构示意图,基于本公开实施例中提供的数据采集方法采集温度,温度采集一般采样周期比较长,特别适合使用本公开中的数据采集方法实现,以降低实现设计成本,在温度采集过程中,使用的温度采样周期是2s。温度采集系统设置5个从板卡,从板卡实现温度采集功能;设置带有以太网接口的主板卡,主板卡完成对整个采集过程的控制,并负责与上位机进行通信;设计一个背板,背板完成背板总线,并将系统电源分配到每个板卡上;上述系统的各个部件均集成在机械的机箱内,机箱形成了一个等电位体,通过对该等电位体的可靠接地,实现温度采集系统的电磁屏蔽功能。
131.如图14所示,图14是本公开实施例的温度采集系统中主板卡的硬件原理示意图,系统通过两片max3491e完成相关的电平转换。电路原理图中h是与背板连接的接插件,其实现主板卡的供电,并将相关的差分信号与背板的总线连接起来。两片max3491e芯片实现的功能是不同的,其中一个芯片将嵌入式处理器的uart接口输出的信号转换为rs422总线的数据传输协议所支持的信号,同时为了实现分时控制,设置了使能控制rx_enable和tx_enable,该信号使用嵌入式处理器的通用输入输出接口即可实现,另一个芯片是将同步触发的triger信号转换为差分电平,以提高信号传输的可靠性,triger信号使用嵌入式处理器的通用输入输出信号即可实现。主板卡可以另外设置电源模块,以完成电源的转换和隔离,提高系统的可靠性,使用背板实现电源的连接,可以有效地提高系统的可靠性,降低电压接线的复杂度。从板卡的电路原理图与主板卡基本一致,仅是触发信号将转换方向,由输出变成输入。
132.基于上述描述的温度采集系统实现温度采集,以主板卡发出触发信号为时间起点,到主板卡完成全部从板卡的数据采集为结束,进行多次采集实验,上述采集时间抖动如图15所示,图15是本公开实施例中温度采集系统的采集时间抖动示意图,实验中串口进行数据传输的通信比特率为256000bps,主板卡的采集触发使用嵌入式处理器的通用定时器实现,从板卡的时间延时使用处理器的高精度定时器实现。基于采集的时间抖动可以看到,系统的采集时间的平均值约为1s,数据采集的噪声抖动约为2ms。对采集时间的抖动进行统
计分布分析,其结果如图16所示,图16是本公开实施例中温度采集系统采集时间的分布图示意图,从分布图可以看到,采集的时间抖动近似成高斯分布,可以确认采集时间为0.999s-1.001s,在上述时间内,采集操作可以准确的完成,采集操作时间的确定性,保证了温度采集系统的实时性和可靠性。
133.图17示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。图17显示的电子设备12仅仅是一个示例,不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
134.如图17所示,电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于:一个或者多个处理器或者处理单元16,系统存储器28,连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
135.总线18表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储器总线或者存储器控制器,外围总线,图形加速端口,处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说,这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(industry standard architecture;以下简称:isa)总线,微通道体系结构(micro channel architecture;以下简称:mac)总线,增强型isa总线、视频电子标准协会(video electronics standards association;以下简称:vesa)局域总线以及外围组件互连(peripheral component interconnection;以下简称:pci)总线。
136.电子设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质,包括易失性和非易失性介质,可移动的和不可移动的介质。
137.存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质,例如随机存取存储器(random access memory;以下简称:ram)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例,存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图17未显示,通常称为“硬盘驱动器”)。
138.尽管图17中未示出,可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器,以及对可移动非易失性光盘(例如:光盘只读存储器(compact disc read only memory;以下简称:cd-rom)、数字多功能只读光盘(digital video disc read only memory;以下简称:dvd-rom)或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下,每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品,该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块,这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。
139.具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40,可以存储在例如存储器28中,这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
140.电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信,还可与一个或者多个使得人体能与该电子设备12交互的设备通信,和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网卡,调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且,电子设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(local area network;以下简称:lan),广域网
(wide area network;以下简称:wan)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图所示,网络适配器20通过总线18与电子设备12的其他模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合电子设备12使用其他硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
141.处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序,从而执行各种功能应用以及数据采集方法,例如实现前述实施例中提及的数据采集方法。
142.为了实现上述实施例,本公开还提出一种非临时性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如本公开前述实施例提出的数据采集方法。
143.为了实现上述实施例,本公开还提出一种计算机程序产品,当计算机程序产品中的指令处理器执行时,执行如本公开前述实施例提出的数据采集方法。
144.需要说明的是,在本公开的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本公开的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
145.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
146.应当理解,本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(pga),现场可编程门阵列(fpga)等。
147.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
148.此外,在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
149.上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
150.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
151.尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例
性的,不能理解为对本公开的限制,本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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