专利名称：具有gprs通讯的智能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能控制器，特别涉及--种具有通过运行在 uClinux上的嵌入式web server进行系统信息、实时图形监控、参数配置、系统升级、系统恢复等功能的智能控制器。
技术背景GPRS通讯已经被广泛应用到工业和日常生活领域中；在工业控制中的 RTU控制单元，以及压力、温度、液位等传感器、变送器在工业变送器中通 常也是被大量应用。但大多数这类的设备都是通用形式的，尤其是RTU控制 单元，无论实际使用几个I/0接口，都具有8路或16路的输入/输出接口， 设备的体积大，相对应设备的用电量也比较大，而实际使用时，大多数情况 下仅仅需要i个或2个点的压力、液位等信号，S卩，仅仅使用1个或2个I/O 接口，而其他i/o接口闲置，浪费了很多资源，同时设备的费用也增加很多， 而仅有1个或2个I/O接口的RTU控制器市场上几乎没有。GPRS通讯和单独 RTU控制单元的连接， 一般都是通过电缆和RS232通信接口及变送器等进行 的，整个系统设备体积庞大，而且用电量大，需要专门的供电电缆才能满足 要求，系统设备使用寿命和可靠性低。 发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，克服已有技术的缺点，通过RTU控 制单元和GPRS无线通讯模块整合，提供一种具有基于uClimix上的嵌入式 web server进行系统信息、实时图形监控、参数配置、系统升级、系统恢复 等功能的智能控制器。本实用新型所采用的技术方案是 一种具有GPRS通讯的智能控制器, 包括GPRS模块和电源，微处理器，与微处理器互连的A/D接口电路、CAN 总线接口电路、GPIO接口电路、JTAG接口电路、串口通讯电路和存储器扩 展电路，所述A/D接口电路和/或串口通讯电路对被控设备进行数据采集，通
过GPRS模块进行网络连接，操作者使用电脑、PDA、手机等多种终端上的 浏览器，通过在uClinux上的嵌入式web server进行本智能控制器系统的访问 和实时监控，产生的数据通过网络写入远程后台数据库服务器，通过所述 GPIO接口或串口通讯电路输出控制量控制与GPIO接口或串口通讯电路相 连接的被控设备。串口通讯电路由两部分组成，即，RS232和RS485接口电 路，存储器扩展电路包括用于烧录uCliiwx、文件系统、应用程序以及备份 扩展的FLASH和系统运行的空间SRAM。 GPRS模块采用的芯片是MC35i， 微处理器采用的芯片是STR710F-Z2T6，FLASH采用的芯片是SST39VF6401， SRAM采用的芯片是CY7C1069AV33。本实用新型的有益效果是整合集成后设备小型化，供电可采用集成的 太阳能电池供电，成本及工程造价降低的同时，有效提高了设备的可靠性， 延长了设备的使用寿命，操作更加安全方便。
图1是本实用新型组成原理框图；图2是本实用新型SRAM存储器扩展电路；图3是本实用新型FLASH存储器扩展电路；图4是本实用新型RS232串口通讯电路；图5是本实用新型RS485串口通讯电路；图6是本实用新型CAN总线接口电路；图7是本实用新型GPRS模块电路；图8是本实用新型A/D接口电路；图9是本实用新型JTAG接口电路；图l()是本实用新型3. 3V电源供电电路；图11是本实用新型复位电路；图12是本实用新型中断按键；图13是本实用新型蜂鸣器电路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明 如图1所示，GPRS通讯智能控制器主要包括以下几个部分CPU及CPL'外围电路、存储器扩展、GPRS模块电路、串口通信、A/D、 CAN、系统供电、 JTAG电路等。CPU采用的是STR710F-Z2T6，供有144个引脚，该芯片基于 A画7TDMI核心，集成了 256+16KB的FLASH和64KB的SRAM存储器，拥有丰 富的外设接口资源和多种节电工作模式，其中ARM7TDMI核心的运算速度可以 达到59MIPSi66腿z (SR雄中运行)，非常适合工业控制方面的应用，CPU 外围电路主要包括晶振电路、STDBY、启动配置跳线、电源引脚等，这些电 路通常没有太大变化，主要根据芯片手册来连接。如图2所示，存储器扩展主要是要满足uClirmx的需求， 一般情况下， 在嵌入式系统中，用于引导uClinux的bootloader编译后在200kbyte以内， uClinux内核编译后在512Kbyte左右，文件系统在1Mbyte左右(视应用程 序的大小而定)。存储器的扩展分为2部分， 一部分是扩展的FLASH，用于烧录uClinux、文 件系统、应用程序和备份，另一部分是系统运行的空间SRAM。在这里，扩展 了4Mbyte的SRAM和8Mbyte的FLASH。4Mbyte的SRAM由两片2M x 8的SRAM位扩展组成，SR細外扩在EMI的CS1上， 采用的芯片是CYPRESS的CY7C1069AV33，这款芯片最大的特点就是高速、低 功耗(最大990mW)，并且在不选通时可以自动降低功耗。如图3所示，8Mbyte的FLASH采用了SST的SST39VF6401， SST的SST39VF系 列是一种常用芯片，SST39VF6401按4Mxl6组织，其中跳线P1的作用是选择是 否使用FLASH芯片的扇区保护，如果接上P1，则会保护000000H-007FFFH中的 内容，在这些地址上的擦写操作将被禁止。串口通信主要分为两个部分，RS232和RS485接口，分别采用了SP322()E 和SP485E的电平转换芯片，把TTL电平分别转换成RS232和RS485需要的电平， 再外接9针接口，用来和现场设备进行通信。SP3220E器件满足EIA/TIA-232和V. 28/V. 24通信协议，满载最小数据速 率120Kbps，具有增强型ESD规范，使得在静电放电、瞬态变化较敏感的环 境中，保证通讯的正常，使整个系统工作稳定，抗干扰能力得到提高。如图4所示，RS232接口的电路图，RS232接口占用了UART0通道。SP485E 是半双工的RS485收发器，它完全满足RS485串行协议的要求，具有增强型ESD 性能，数据传输速率可高达10Mbps。如图5所示，RS485接口的电路图中，连接至B引脚的上拉电阻R48、连接 至A引脚的下拉电阻R52，是用于保证无连接时的SP485芯片处于空闲状态， 提供网络失效保护，用以提高RS-485节点与网络的可靠性。钳位于6.8V的 TVS管D6、 D7、 D8都是用来保护RS-485总线的，避免RS-485总线在受外界 干扰时(雷击、浪涌)产生的高压损坏RS-485收发器。电路中的L2、 L3、 C64、 C65用于提高电路的EMI性能。电路中BJT4用来实现RS485的自动换向 功能，当TXD信号为"1"，即无输入信号时，SP485R芯片工作在"接收" 状态；当TXD为"0"，即有信号输入时，即执行发送功能时，来自TXD信 号上的有效电平将自动禁能接收器，使能发送器，从而将TXD信号发送到 RS-485网络。这样，RS485接口仅仅使用了CPU的UART1通道资源，简化了 硬件和程序设计。如图6所示，CAN总线接口芯片采用了PHILIPS的TJA1040,其中，跳线JP4 的接入，可以确定是否使用CAN线路阻抗匹配电阻R7 (120Q)。如图7所示，GPRS(General Packet Radio Service)是"通用分组无线服 务"的英文简称，该项技术经过多年的发展已经日趋成熟，它具有显著的优 势 一是可充分利用覆盖全国范围的电信网络，其覆盖面广、接入范围大， 系统构建便捷、运行成本较低；二是登录时间迅速，GPRS接入等待时间短， 可快速建立连接，平均耗时为两秒；三是提供实时在线功能，利用GPRS MODEM 上网，用户将处于"永远在线"状态，这将使访问服务变得非常简单、快速; 四是按流量计费，用MC35i模块的接口为一个40-PIN的ZIF connector,包括 了电源供应、串行接口、 2个声频接口和SIM卡接口。所以在主板上做一个
40-PIN的ZIF connector,并预留上螺钉的位置，方便放置MC35i模块，将SIM 卡插槽放置在主板上。利用一个标准I/0口控制GPRS的IGT信号，(;PRS模块的 RXD0、 TXDO分别直接和UART通道的RXD、 TXD通道相连，不使用电流控制信号， 此时STR710为DTE(数字终端设备)，MC35i模块作为DCE(数字电路设备)。在 DTE和DCE之间，用AT命令实现各种功能。当系统启动时，给IGT引脚加上100ms 以上的低电平，MC35i就可以启动了， MC35i在ZIF连接器上为SIM卡接口预留 了6个引脚，其中的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡，当插入 SIM卡后，该引脚置为高电平时，系统才可以进入正常工作。如图8所示，STR710系列的CPU拥有4通道12位A/D转换器，转换电压范围 在(T2.5V，在这里使用其中的两路来进行A/D转换，另外两路中的一路引入 -一个精确的2.5V电压，另--路引入一个精确的0V电压，用于A/D转换时的校 准。图9是本实用新型JTAG接口电路。图10是本实用新型3.3V电源供电电路，系统电源部分采用了3个Rx5RL系 列的芯片，分别用来产生稳定的+5V、 +3.:^和+2.5卩电压。该系列芯片更适 合于工业级应用，+5￥和+2.5￥电源与之类似。组成系统的其他基础电路，如图11至图13所示，主要包括复位电路、功 能按键、蜂鸣器电路。复位电路采用了ST的STM809T复位芯片，该芯片产生 低电平复位信号，不包含人工复位，用来监控STR710主芯片和外部FLASH芯 片SST39VF6401，避免当电源电压波动较大时，系统出现非正常复位。当供 电低于3.08V门限电压时，STM809T产生复位信号。由于该系统主要通过远 程操作，所以按键设计很简单，只设计了一个硬件复位按键，这个"复位" 按键不仅仅是把系统进行重新引导，而是把系统配置参数恢复到默认配置状 态，再RESET系统。这个按键连接在P2.9口 (外部INT3中断)，低电平产生 中断。蜂鸣器主要利用了P1.7 GPIO接口用来提示-一些系统状态。本实用新型硬件详细规格如下处理器STR710F-Z2T6，内含(256+16) KB Flash、 64KB S國; EMI外扩2MX16 SRAM; 4MX16 Flash;CAN2. 0通信接口；一个RS232异步串行接口 (UART0);一个RS485异步串行接口 (UART1);MC35i GPRS模块 (UART2);SIM卡插槽；2路ADC输入接口；通用GPIO接口；20脚JTAG调试接口 (高速程序下载、调试，并支持Flash烧写)；一个电源开关， 一个电源指示灯；一个中断按键；电源输入接口。整合集成后设备小型化，供电可采用集成的太阳能电池供电，成本及工 程造价降低的同时，有效提高了设备的可靠性，延长了设备的使用寿命，操 作更加安全方便。
权利要求1. 一种具有GPRS通讯的智能控制器，包括GPRS模块和电源，其特征在 于，智能控制器还包括微处理器，与微处理器互连的A/D接口电路、CAN总 线接口电路、GPI0接口电路、JTAG接口电路、串口通讯电路和存储器扩展电 路；所述A/D接口电路或串口通讯电路对被控设备进行数据采集，通过GPRS 模块进行网络连接，操作者使用电脑、PDA或手机终端上的浏览器，通过在 uCUnux上的嵌入式web server进行本智能控制器系统的访问和实时监控产 生数据信息，通过网络写入远程后台数据库服务器，通过所述GPIO接口或串 口通讯电路输出控制量控制与GPIO接口或串口通讯电路相连接的被控设备。
2. 根据权利要求1所述的GPRS通讯的智能控制器，其特征在于，所述 串口通讯电路包括RS232和RS485接口电路，所述存储器扩展电路包括 用于烧录uClirmx、文件系统、应用程序以及备份扩展的FLASH和系统运行 的空间SRAM。
3. 根据权利要求2所述的GPRS通讯的智能控制器，其特征在于，所述 GPRS模块采用的芯片是MC35i，微处理器采用的芯片是STR710F-Z2T6， FLASH 采用的芯片是SST39VF6401， SR雄采用的芯片是CY7C1069AV33。
专利摘要本实用新型公开了一种具有GPRS通讯的智能控制器，主要包括GPRS模块和微处理器，与微处理器互连的接口电路、串口通讯电路和存储器扩展电路；A/D接口电路或串口通讯电路对被控设备进行数据采集，通过GPRS模块进行网络连接，操作者使用电脑、PDA或手机终端上的浏览器，通过在uClinux上的嵌入式webserver进行本智能控制器系统的访问和实时监控，通过GPIO接口或串口通讯电路输出控制量控制与GPIO接口或串口通讯电路相连接的被控设备。有益效果是整合集成后设备小型化，供电可采用集成的太阳能电池供电，成本及工程造价降低的同时，有效提高了设备的可靠性，延长了设备的使用寿命，操作更加安全方便。
文档编号H04W92/00GK201039392SQ200720095858
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者宏 王 申请人:天津市詹佛斯科技发展有限公司