[发明专利]基于SoC的嵌入式工业智能网关及其实时数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于SoC的嵌入式工业智能网关及其实时数据采集方法。

背景技术

所谓数据采集通常有两种解释：

一种是从数据源收集、识别和选取数据的过程；

另一种是数字化、电子扫描系统的记录过程以及内容和属性的编码过程。

传统的数据采集系统都是单系统独立运行的，只能进行本地控制，不能联网，即不能实现远程监控和控制，而且一般都是采用有线的方式，比较复杂，也比较慢，使用很不方便。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供基于SoC的嵌入式工业智能网关及其实时数据采集方法，它能够实现对多台设备进行数据采集、实时监测和控制、故障实时报警等，方便了对设备运行的管理，而且操作方便可靠，提高了数据采集与传输的效率，性能稳定，运行可靠。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于SoC的嵌入式工业智能网关，包括：中央处理器模块，所述中央处理器模块包括通过总线彼此连接的ARM和FPGA；

所述ARM分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库模块和数据处理模块连接；

所述FPGA也分别与数据处理模块、监测报警模块、用户对接模块、以太网模块、无线通讯模块、设备对接模块、通讯接口模块、外设模块、设备协议库模块和数据处理模块连接。

所述数据处理模块包括接收单元和发送单元连接，接收单元用于接收从第三方设备采集的数据，以及接收从用户终端发送的配置信息；发送单元将从第三方设备采集的数据发送到中央处理器模块的FPGA，实现数据的并行处理。

所述中央处理器模块包括ARM(Advanced RISC Machine，RISC微处理器)和FPGA(Field Programmable Gate Arrays，现场可编程逻辑门阵列)，其中ARM用于显示界面的设计以及设备数据采集进行的监控，FPGA利用硬件并行的优势，打破了顺序执行的模式，实现了设备数据的采集和传输的并行处理，减少通道处理时间。

所述外设模块包括电源、存储器或LED指示灯；所述存储器包括静态随机存储器或动态随机存储器；

所述设备协议库模块包括：第三方通讯协议单元或主机通讯协议单元；

基于SoC的嵌入式工业智能网关，分别与第三方设备和用户终端连接。所述用户终端可以是移动终端、触摸屏、PC电脑等。

基于SoC的嵌入式工业智能网关，用于对第三方设备进行数据采集，并将采集的数据上传给MES。

所述第三方设备包括工业控制器、机器人、数控系统等。

所述设备对接模块用于建立工业智能网关分别与若干个第三方设备之间的通信连接。

所述用户对接模块用于通过移动网络建立工业智能网关和用户终端之间的通信连接。

所述用户认证模块与所述用户对接模块连接，用于根据认证请求携带的用户账号和密码对用户终端进行认证；若用户终端通过认证，建立工业智能网关和用户终端之间的通信连接，若用户终端没有通过认证，向用户终端发送认证失败消息。

所述通讯接口模块在中央处理器模块与周边设备之间建立一个数据通道，实现数据信息的共享，主要包括RS-485通讯接口、RS-232通讯接口、RJ45通讯接口、USB通讯接口、CAN通讯接口。

所述设备协议库模块记录有工业智能网关和第三方设备之间采用的主机通讯协议和第三方通讯协议，实现主机与第三方设备之间的数据传输和信息通讯。

所述监测报警模块，当在设备数据采集和上传MES过程中发生错误时，发出警报，通知工作人员及时处理。

所述监测报警模块，还用于对工业智能网关当前的工作状态进行监测，若工业智能网关发生故障，则监测报警模块通过无线通讯模块将故障信息第一时间发送给上位机，上位机发送给工作人员的移动终端，进而保证工作人员能够第一时间了解工业智能网关的工作状态，第一时间派遣专业的维修队伍前去维修。

所述以太网模块通过所述设备对接模块的一种或多种结合接口与第三方设备连接。

所述无线通讯模块，WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)无线网卡采用满足IEEE802.11a/b/g/n及以上无线传输标准的高速网卡，提供稳定的WiFi无线网络，理论最快速度可以达到300Mbps，为整个网络提供网络支持。