CN101626351A - 多协议数据采集网关 - Google Patents

Abstract

本发明为用于不同类型交换系统网络间连接的装置，尤其是一种多协议数据采集网关。采用基于ARM+DSP的嵌入式系统结构，包括硬件应用平台、系统软件平台和应用软件，用存储器作数据服务器建立数据库，不同协议总线经访问数据库转换协议、数据共享和不同协议网络间通讯，硬件应用平台自带通用接口采集工业现场中标准和非标准的电流、电压信号及视频、音频信号，或采集工业现场具有标准通信协议设备的数据，实现协议间转换，从物理层、数据链路层到应用层提供全面数据转换方案，应用层为单一网络协议，方便企业数据互通，降低应用成本。用于电力、矿山等远程集中式自动数据采集，及一个系统内部不同通讯协议的设备转换为一种统一的通讯协议。

Description

多协议数据采集网关

技术领域

本发明属于一种用于不同类型的交换系统网络之间连接的装置，尤其涉及一种多协议数据采集网关。

背景技术

目前，随着计算机、通信、网络等信息技术的发展，信息交换技术已经广泛应用于工厂、企业，因此，需要建立包括从工业现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络平台，建立以工业控制网络技术为基础的企业信息化系统。虽然以太网在工业控制领域管理层和控制层等中上层网络通信中得到了广泛应用，但由于工业应用的特殊性，工业以太网对实时性、抗干扰性以及环境等因素具有很高的要求，原有商业以太网的技术难以满足其需要，这就需要在原有基础上再建立一套行之有效的应用层协议来满足特定的工业环境。2007年9月26日公开的中国专利申请200610025002.1公开了一种工业现场设备的过程数据采集方法，其对于支持OPC协议的PLC设备，在MuhiLink中配置采集终端、OPCServer、电文和数据点；对于通过XCOM通讯的数据，配置通讯终端、电文、通道等信息。调用MuhiLink或XCOM提供的.API读写接口，写入和读取电文。将读取到的电文，按照电文格式，解析电文，将电文解析为单个的数据点。最后将数据按照预先定义好的数据库结构存储到历史数据库中，并将解析后的实时数据发送给实时处理端，进行实时处理和分析。上述工业现场设备的过程数据采集方法其技术相对较复杂，有一定门槛，且配套设备成本较高，这就对实际应用与维护有较高要求，所以仅适用于大型系统，而对于一些控制系统并不需要复杂的网络架构，其应用简单，且要求成本低，则需要为其设计一套简洁高效、成本低廉的方案。

发明内容

本发明的目的是克服以上缺陷，提供一种多协议数据采集网关，其解决现有的工控网络协议多、接口复杂等问题，多协议数据网关可以实现现有的大多数协议之间的转换，从物理层、数据链路层到应用层提供全面的数据转换方案，使企业最终的应用层只有一个单一的网络协议，方便企业的数据互通，降低应用成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种多协议数据采集网关，采用基于ARM+DSP的嵌入式系统结构，包括硬件应用平台、系统软件平台和应用软件，其特征是：采用存储器作为数据服务器，建立数据库，不同协议的总线通过访问数据库实现相互的协议转换、数据共享和不同协议网络之间的通讯，硬件应用平台自带通用接口采集工业现场中标准和非标准的电流、电压信号及视频、音频信号，或采集工业现场具有标准通信协议设备的数据。

所述的多协议数据采集网关，硬件应用平台采用模块式划分，主模块为SOC模块，其他分离模块包括数据采集模块和供电电源模块，模块单独使用完成不同种网络之间的通信或不同种网络转化成统一的工业以太网络或其他的总线式网络，主模块和分离模块共同使用时，模块间通信使用标准工业以太网或CAN接口，其中同一种分离模块单独使用或多个使用。

所述的多协议数据采集网关，主模块和分离模块的数据组网方式采用集散式的数据采集方式或集中式的数据采集方式。

所述的多协议数据采集网关，硬件应用平台包括微处理器核心电路、模拟量输入输出电路、数字量输入输出电路、视频信号采集电路、音频信号采集电路、热电偶、热电阻信号采集电路、以太网接口电路、串口电路、CAN总线接口电路、工业总线(如PROFIBUS、Lon Works总线等)接口电路、CF卡存储器电路、电源和外围电路。

所述的多协议数据采集网关，微处理器由单片机或DSP构成，主要接口为同SOC模块通信的工业以太网或CAN总线接口和同各种设备通信的RS-485、CAN、RJ45接口。

所述的多协议数据采集网关，其特征是：数据采集模块包括数字量控制模块、模拟量采集模块、热电偶采集模块、热电阻采集模块、视频采集模块和音频采集模块。

所述的多协议数据采集网关，其特征是：系统软件平台采用操作系统Linux，Linux下的驱动程序包括串口驱动、CAN驱动、网络接口驱动、USB HOST驱动、CF卡驱动、PCMICA驱动、PROFIBUS总线驱动、Lon Works总线驱动和文件系统。

所述的多协议数据采集网关，系统软件平台的Bootloader采用Ecos的引导程序Redboot。

所述的多协议数据采集网关，应用软件是运行在核心板上基于Linux操作系统的应用软件GXIPSS或基于各个分离模块的应用软件distribute-module-software。

所述的多协议数据采集网关，GxIpss主要功能模块包括输入模块、输出模块、协议解析模块、web server模块、CF卡管理模块和数据库模块。

这样在工作时，先将本系统根据工业现场要求，按照图1或图2的结构连接好，信号转换过程如下：模拟量处理如图5所示，模拟量经过信号处理电路和微处理器内程序处理，将数字量转换成可识别的电文，然后通过总线控制电路发送到SOC模块；数字量、热电偶、热电阻、音频及视频信号的处理过程分别如图4、图6、图7、图8、图9所示；SOC模块的启动过程如图11所示，模块上电后先启动引导程序redboot，引导程序启动完成后继续启动linux，接着在linux上加载相关的驱动程序，最后执行应用程序Gxipss；进入Gxipss后，先通过内嵌的Web server服务器进入到网关的相关设置项，如图12所示，设置内容包括定义采集速率、协议转换类型、数据库字段配置等一系列系统配置；完成系统设置后系统对各个端口自动扫描，一旦接收到合法的电文即对其进行解析，然后将解析的数据存储到数据库中；外部的应用程序根据Web server中的数据库配置既可方便的直接通过以太网络从出数据库中读取需要的数据，从而完成从工业现场数据到工业管理数据的转换过程。

采用本发明的多协议数据采集网关，可解决现有的工控网络协议多、接口复杂等问题，多协议数据网关可以实现现有的大多数协议之间的转换，从物理层、数据链路层到应用层提供全面的数据转换方案，使企业最终的应用层只有一个单一的网络协议，方便企业的数据互通，降低应用成本，可广泛应用于电力、电信、矿山、工厂、环保、电力、抄表、楼宇自动化、城市热网、城市燃气、铁路、机房监控、加油站等行业中，用以实现远程集中式自动数据采集，及一个系统内部不同通讯协议的设备转换为一种统一的通讯协议。

附图说明

图1是集散式的数据采集方式示意图；

图2是集中式的数据采集方式示意图；

图3是SOC模块硬件结构示意图；

图4是数字量控制模块结构示意图；

图5是模拟量采集模块结构示意图；

图6是热电偶采集模块结构示意图；

图7是热电阻采集模块结构示意图；

图8是视频采集模块结构示意图；

图9是音频采集模块结构示意图；

图10是电源模块结构示意图；

图11是系统的启动流程示意图；

图12是GxIpss程序总体结构示意图；

图13是数据采集流程图；

图14是嵌入式Web Server软件系统示意图；

图15是RS-485通信流程图；

图16是以太网通信流程图；

图17是数字量控制应用软件程序结构流程图；

图18是模拟量采集应用软件、热电偶采集应用软件和热电阻采集应用软件程序结构流程图；

图19是视频采集应用软件程序结构流程图；

图20是音频采集应用软件程序结构流程图；

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明：

实施例1：

如图1至图15及图17至图20所示，一种多协议数据采集网关，采用基于ARM+DSP的嵌入式系统结构，包括硬件应用平台、系统软件平台和应用软件。

硬件品平台采用模块式划分，主模块为SOC模块，其他分离模块为数据采集模块和供电电源模块。模块间通信使用标准CAN接口。系统硬件主要包括微处理器核心电路、模拟量输入输出电路、数字量输入输出电路、视频信号采集电路、音频信号采集电路、热电偶、热电阻信号采集电路、以太网接口电路、串口电路、CAN总线接口电路、工业总线采用PROFIBUS接口电路，CF卡存储器电路、电源及外围电路。SOC模块各个接口及应用详细说明如下：(1)处理器。CPU采用CIRRCUS LOGIC的EP9315A，基于ARM920T内核，内带MMU、16KB的指令cache和16KB的数据cache和Maverick Crunch数学协处理器；主频200MHz，系统总线100MHz，工业级；(2)外部存储器。内存采用64MB的SDRAM(100M外频)；NOR Flash采用32M字节存储器(2片Intel E28F128组成32位接口)；NAND Flash采用32M字节(K9F2808，可更换为16M、64M或128M的NandFlash)；(3)时钟源。内部实时时钟电路及内部复位电路；(4)实时时钟接口。带一个IIC接口可以外挂实时时钟芯片8563；(5)CF卡接口。IDE转CF接口；(6)串口，4个RS485接口(7)网络接口。两个工业100M以太网口，带联接和传输指示灯；(8)USB接口。3个USB HOST(USB2.0规范)接口；(9)CAN接口。高速CAN总线接口板：2路，总线模式；(10)现场总线接口。高速PROFIBUS总线接口；高速Lon Works总线接口；(11)调试及下载接口。一个20芯Multi-ICE标准JTAG接口，支持SDT2.51，ADS1.2等调试；(12)电源接口。开关电源供电，输入直流电压范围是24V。微处理器主要由单片机或者DSP构成，主要接口为同SOC模块通信的CAN总线接口。数据采集模块主要包括数字量控制模块、模拟量采集模块、热电偶采集模块、热电阻采集模块、视频采集模块和音频采集模块。数字量控制模块CPU采用Microchip公司生产的PIC16F87芯片，工作频率可以达到20MHz；CAN总线控制器采用PHILIPS公司生产的SJA1000芯片，通信速率1Mbps；A/D转换芯片采用ADI公司的AD7143，AD7143是具有8个通道16位的高分辨率的A/D转换芯片；视频采集模块处理器采用TI公司的32位数字处理器TMS320F2808，工作频率可以达到100MHz，采用具有通用RGB/YUV格式输出的摄像头；音频采集模块处理器采用TI公司的32位数字处理器TMS320F2808，工作频率可以达到100MHz，音频ADC芯片采用ADI公司的AD1871，AD1871是具有24位的高分辨率96KHz的音频采集芯片；电源模块输入电压为市电交流220V输出电压为直流24V。

系统软件平台采用操作系统Linux，其版本号为Linux2.4.21。系统的Bootloader采用Ecos的引导程序Redboot，版本号为2.0。Linux下的驱动程序包括串口驱动、CAN驱动、网络接口驱动、USB HOST驱动、CF卡驱动、PCMICA驱动、PROFIBUS总线驱动；Lon Works总线驱动和文件系统。

串口驱动程序是基于linux通用的serial接口构建的EP9315串口驱动程序。填充uart_ops结构以使系统获得各种功能函数，uart_ops结构的定义对于2.4.21-rmk1内核在/include/linux/serial_core.h中定义。

网络接口驱动是在2.4.21-rmk1内核中，提供TCP/IP协议栈，并对ipv6提供支持。协议栈可以直接加入内核使用，CirrusLogic提供对9315网络控制器的支持代码，可以直接加入内核编译使用。本内核的内核树中，协议栈和通用网络框架的代码在/net，9315网络控制器的驱动程序在/drivers/net中。

USB HOST驱动是CirrusLogic官方提供ohci驱动程序，在此基础上实现mass storage和部分HID设备的驱动程序，可以直接加入标准内核使用。代码位于内核树的/drivers/usb之中。

CF卡驱动是基于linux通用ide接口构建的ide/cdrom/cf card读写驱动程序。

CF card工作在true ide模式，和硬盘工作完全一致。对于内核2.4.21-rmk1来说，IDE通用读写框架在原始内核树的/drivers/ide中，驱动主要实现对架构中关键函数的调用，填充hwif_s等结构以使系统获得各种功能函数。借鉴CirrusLogic官方的开源9315ide控制器驱动程序。

Linux PCMCIA/CF层由PCMCIA主机控制器的设备驱动程序、不同卡的客户机驱动程序、用户模式程序、有助于热拔的后台进程和与以上各部分交互并为它们提供服务的内核卡服务中枢组成。PCMCIA控制器将卡连接到系统总线，将卡内存映射到主机I/O和内存窗口，并将卡产生的中断路由到自由处理器中断线。PCMCIA卡拥有两个存储空间：属性内存(attribute memory)和公共内存(common memory)。属性内存类似于Card InformationStructure(CIS)，用来保存配置注册和描述符信息。Linux卡服务核心与主机控制器设备驱动程序、卡设备驱动程序及用户模式cardmgr后台进程交互。它在一些事件(比如卡插入、卡移出以及低电量)发生时调用卡驱动程序的事件处理程序例程。尽管卡服务从卡的CIS向上传送信息到cardmgr，但是cardmgr将为分配内存窗口和中断级别而在用户空间(/etc/pcmcia/config.opts)中定义的资源分配策略向下传送到卡服务。插入Intersil WLAN CF卡时，卡服务调用orinoco_cs模块的PCMCIA事件处理程序。卡服务解析卡属性内存中的CIS元组(tuples)并向上传送信息到cardmgr，这将从/etc/pcmcia/config文件加载适当的设备驱动程序。由于卡的CIS中的manfid元组匹配/etc/pcmcia/config中的条目，所以cardmgr绑定带有orinoco_cs驱动程序的卡。orinoco_cs驱动程序由三个内核模块组成：orinoco、orinoco_cs和hermes。此外，由于设备属于无线，所以当启动和停止设备时，cardmgr执行脚本/etc/wireless/wireless。这个脚本使用WLAN工具和实用程序来配置设备驱动程序参数。它还可以启动WLAN上的网络协议。在插入卡时，orinoco_cs像传统的网络设备驱动程序一样，调用register_netdev来获得分配给WLAN接口的ethX网络接口名。它还会注册一个中断服务例程的地址以服务收发无线数据时产生的中断。中断处理程序是orinoco模块的一部分，并与Linux网络栈交互。Linux网络栈使用主要的数据结构是sk_buff结构(定义在include/linux/skbuff.h中，该文件包括关于附加在它上的一个内存块的控制信息)。sk_buffs为所有网络层提供有效的缓冲器处理和流控制机制。网络设备驱动程序执行一个dev_alloc_skb和一个skb_put，以用IP数据填充一个sk_buff，然后通过调用netif_rx将这个sk_buff传送到TCP/IP栈。orinoco中断服务例程用从WLAN接收的数据填充sk_buffs，并经由netif_rx将它传送到IP栈。

在9315的现有can方案中，Can处理器sja1000占用一个地址片选信号直接挂在系统总线上，驱动程序使用常规字符设备驱动，放在内核的/drivers/char目录之中。驱动模块工作流程为：(1)在驱动初始化的时候使用ioremap将物理地址影射回linux虚拟地址；(2)对sja1000的读写操作直接使用影射后的虚拟地址进行；(3)在驱动模块退出时使用iounmap释放影射；(4)一般在编写后直接加入内核树，与内核一起编译。

LonWorks现场总线网卡驱动程序是选择并实现了五个入口点，即open，release，read，write，ioctl。对于open和release入口点，由于设备特点，只需要控制设备驱动模块在使用时，不被异常释放即可，对用到的入口点做了初始化。

LonWorks现场总线网卡驱动模块初始化，通过对init_module的实现来完成任务。以字符设备类型向系统注册LonWorks现场总线设备卡，同时动态获得其设备号。通过调用下面这个函数int register_chrdev(unsigned int major，const char*name，struct file_operations*fops)来实现。使major参数为0，这样系统就会动态的分配并返回主设备号。name参数是用于标识设备的字符串。file_operatons传入的是如前所述的lmdev_fops。然后，向系统申请LonWorks现场总线网卡的I/O端口地址。根据该卡上的跳线得到的I/O地址，调用系统提供的宏：check_region(start，n)//检查端口地址范围start到start+n-1是否可用，是则返回0，否则返回1。request_region(start，n，name)//用于申请通过以上函数检查的地址范围。然后做一些必要的系统日志，根据各种条件用printk向系统日志缓冲区写入不同级别的信息。最后，控制对内核资源提供的符号表输出的符号信息，即在可加载模块机制部分提到的模块要注册的服务。这里使用EX-PORT_NO_SYMBOLS使得该模块不输出任何符号信息。

LonWorks现场总线网卡模块卸载需要：(1)调用release_region(start，n)宏释放模块初始化时申请的I/O端口资源；(2)调用int unregister_chrdev(unsigned int major，const char*name)；(3)向系统注销该字符设备，本程序中major参数即前面注册时动态获得的主设备号，name与注册时提供的name字符串相同；(4)调用printk函数，做一些必要的系统日志。

对file operations结构中入口点的实现采用inb_p宏，访问硬件的状态和数据端口，以读取相应的状态和数据信息。调用long_sleep_on_timeout(wait_queue_head_t*q，long timeout)函数把当前进程加入时钟等待队列q中，使它等待timeout时间。调用Linux核心提供的copy_to_user(to，from，n)宏，把数据从内核空间地址from拷贝到用户空间地址to中。这样，系统调用返回后，用户空间的代码就可以通过to指针来访问相应的数据并进行处理了。从而完成核心驱动模块部分的程序。

编译内核模块是在程序完成后，用gcc编译成目标文件(不链接，生成*.o文件)，即在gcc命令行里加上-c参数，还要加上-D_KERNEL_-DMODULE参数。还必须给编译器指定-O选项。gcc只有打开优化选项后才能扩展内嵌函数，不过它能同时接受-g和-O选项，这样就可以调试那些内嵌函数的代码了。优化参数-O有三个级别：O1，02，03，它们的优化程度不同，优化效果03大于02大于O1。

PROFIBUS总线驱动同CAN和Lon works驱动程序一样都是字符类驱动程序的开发，开发流程同CAN，PROFIBUS的协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络(Open System Interconnection-SIO)作为参考模型的。该模型共有七层。(1)PROFIBUS-DP：定义了第一.二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为(2)PROFIBUS-FMS：定义了第一.二.七层，应用层包括现场总线信息规范(Fieldbus MessageSpecification-FMS)和低层接口(Lower Layer Interface-LL I)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LL I协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。(3)PROFIBUS-PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1158-2标准，PA的传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。

在2.4.21-rmk1内核中提供对各种常用的文件系统的支持，如cramfs、jffs2、ext2、fat等等。结合硬件对各个文件系统做实际使用的测试，针对硬件使用最合适的稳定的文件系统，进行必要的修改和移植。

应用软件包括运行在核心板上基于Linux操作系统的应用软件GXIPSS和基于各个分离模块的应用软件(distribute-module-software)。系统的启动流程首先受由Redboot引导Linux启动，Linux启动后载入相应的驱动程序，最后启动GXIPSS。GxIpss的数据转发是将本系统当作一台数据服务器，接受来自数据采集主机的数据采集指令，GxIpss的数据转发协议类型、站物理地址、转发数据通道地址或者参数名称由使用人员自主设定，所有数据采集、转发均支持数据的读、写双向访问，根据安全需要可以设置成只读方式，保证系统数据的安全，其主要模块包括输入模块、输出模块、协议解析模块、web server模块和CF卡管理模块。GxIpss通过Web server对系统的数据流进行控制，在程序首次启动时定义数据的流向，即定义数据流的进口和出口，继而再配置通信的具体参数如通信速率、通信协议，保存多种数据的流向模版，设置完毕后指定在下次启动时按照某一种模版启动。转发数据是数据直通的形式，即入口的数据只进行协议的转换并不存储保留；或数据在CF卡上可以保留一段时间，CF卡上有一个小型的嵌入式数据库，入口程序向数据库中写入数据，出口程序在读取数据时也是从数据库中读取数据。GxIpss的程序总体结构为：GxIpss应用程序主要分为数据采集控制程序、各种总线与数据库通信程序、协议解析程序、Web server程序、CF卡管理程序和数据库六部分构成。协议解析部分主要对各种协议的流程进行说明，CF卡管理程序可以采用标准的Linux文件系统直接管理。数据采集时，首先系统检测功能选择标志位是采集数据还是向模拟、数字量输出通道发送数据功能。如果选择采集数据功能，则由标志位检测需要采集数据的端口，然后从该端口采集数据并发往存储器进行存储；同样，选择了读取数据功能后，系统会根据需要向需要发送数据的端口发送数据。

采用RS-485通信流程，通信过程主要采取了总线仲裁机制，在向485总线读写数据时，主设备先写一个字节的地址请求，所有的从设备均会收到，只有地址与之相等的从设备端口打开，其他设备全部关闭，这样，主设备与从设备之间的通信就是点对点的。每一个从设备均有一根请求线与主设备相连，若从设备需要与主设备通信时，先通过请求线进行请求，当请求成功后，选择数据接收或发送功能，然后转入相应的子程序进行相应的处理，从而完成与外部的通信。通信完成后，关闭中断，释放总线，以保证其他从设备这段时间能与主设备正常通信，提高通信效率。

嵌入式Web Server的软件系统包括五个部分：①HTTP引擎；②虚拟文件系统；③配置模块；④安全模块；⑤应用程序接口模块。本系统应用程序接口模块采用CGI形式。CGI提供嵌入式Web Server一个执行外部程序的通道，CGI程序经过编译成为可执行文件，放在服务器端运行。嵌入式Web Server根据用户的请求调用相应的CGI程序，并由嵌入式Web Server将CGI程序得到的动态信息封装到页面中，发送到用户浏览器上。分离模块系列软件主要是面向单片机/DSP开的应用软件，开发语言使用C语言。

这样在工作时，先将本系统根据工业现场要求，按照图1或图2的结构连接好，信号转换过程如下：模拟量处理如图5所示，模拟量经过信号处理电路和微处理器内程序处理，将数字量转换成可识别的电文，然后通过总线控制电路发送到SOC模块；数字量、热电偶、热电阻、音频及视频信号的处理过程分别如图4、图6、图7、图8、图9所示；SOC模块的启动过程如图11所示，模块上电后先启动引导程序redboot，引导程序启动完成后继续启动linux，接着在linux上加载相关的驱动程序，最后执行应用程序Gxipss；进入Gxipss后，先通过内嵌的Web server服务器进入到网关的相关设置项，如图12所示，设置内容包括定义采集速率、协议转换类型、数据库字段配置等一系列系统配置；完成系统设置后系统对各个端口自动扫描，一旦接收到合法的电文即对其进行解析，然后将解析的数据存储到数据库中；外部的应用程序根据Web server中的数据库配置既可方便的直接通过以太网络从出数据库中读取需要的数据，从而完成从工业现场数据到工业管理数据的转换过程。

实施例2：

同实施例1，所不同的是，采用以太网通信流程，当以太网与数据库通信时首先判断是接收数据还是从数据库向外发送数据。如果是从外部接收数据，则接收IP包，解析IP包并将其送至TCP层，TCP层又把接收来的数据包解析并送至应用层，应用层将解析完的数据发往数据库保存。当选择发送数据时，把从数据库传递过来的数据在TCP层打包，然后再做IP打包，最后向外传送，从而完成与以太网的通信，如图1至图14及图16至图20所示。

Claims (10)

1、一种多协议数据采集网关，采用基于ARM+DSP的嵌入式系统结构，包括硬件应用平台、系统软件平台和应用软件，其特征是：采用存储器作为数据服务器，建立数据库，不同协议的总线通过访问数据库实现相互的协议转换、数据共享和不同协议网络之间的通讯，硬件应用平台自带通用接口采集工业现场中标准和非标准的电流、电压信号及视频、音频信号，或采集工业现场具有标准通信协议设备的数据。

2、根据权利要求1所述的多协议数据采集网关，其特征是：硬件应用平台采用模块式划分，主模块为SOC模块，其他分离模块包括数据采集模块和供电电源模块，模块单独使用完成不同种网络之间的通信或不同种网络转化成统一的工业以太网络或其他的总线式网络，主模块和分离模块共同使用时，模块间通信使用标准工业以太网或CAN接口，其中同一种分离模块单独使用或多个使用。

3、根据权利要求2所述的多协议数据采集网关，其特征是：主模块和分离模块的数据组网方式采用集散式的数据采集方式或集中式的数据采集方式。

4、根据权利要求1所述的多协议数据采集网关，其特征是：硬件应用平台包括微处理器核心电路、模拟量输入输出电路、数字量输入输出电路、视频信号采集电路、音频信号采集电路、热电偶、热电阻信号采集电路、以太网接口电路、串口电路、CAN总线接口电路、工业总线接口电路、CF卡存储器电路、电源和外围电路。

5、根据权利要求4所述的多协议数据采集网关，其特征是：微处理器由单片机或DSP构成，主要接口为同SOC模块通信的工业以太网或CAN总线接口和同各种设备通信的RS-485、CAN、RJ45接口。

6、根据权利要求2所述的多协议数据采集网关，其特征是：数据采集模块包括数字量控制模块、模拟量采集模块、热电偶采集模块、热电阻采集模块、视频采集模块和音频采集模块。

7、根据权利要求1所述的多协议数据采集网关，其特征是：系统软件平台采用操作系统Linux，Linux下的驱动程序包括串口驱动、CAN驱动、网络接口驱动、USB HOST驱动、CF卡驱动、PCMICA驱动、PROFIBUS总线驱动、Lon Works总线驱动和文件系统。

8、根据权利要求1所述的多协议数据采集网关，其特征是：系统软件平台的Bootloader采用Ecos的引导程序Redboot。

9、根据权利要求1所述的多协议数据采集网关，其特征是：应用软件是运行在核心板上基于Linux操作系统的应用软件GXIPSS或基于各个分离模块的应用软件distribute-module-software。

10、根据权利要求9所述的多协议数据采集网关，其特征是：GxIpss主要功能模块包括输入模块、输出模块、协议解析模块、web server模块、CF卡管理模块和数据库模块。

Images