CN103471656A - 一种实现传感器多级级联装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现传感器多级级联装置及方法，包括若干级联的级联单元，级联单元包括PCB板，PCB板上设置有MCU单片机、存储芯片、串行通信芯片、第一串口、第二串口和电源芯片；MCU单片机的GPIO接口与外接的传感器的输出端连接，MCU单片机分别与存储芯片和串行通信芯片连接，串行通信芯片分别与第一串口和第二串口连接，第一串口连接上级级联单元/终端，第二串口连接下级级联单元。本发明解决了采用传统的级联方案检测多个环境因素时，需要多个终端，同时各个系统之间的数据交互比较困难的问题；也解决了一个终端上固定多个传感器，系统不灵活，传感器变化都必须重新设计终端系统以满足新的需要，增加了成本的问题。

Description

一种实现传感器多级级联装置及方法
技术领域
本发明涉及一种实现传感器多级级联装置及方法。
背景技术
随着科技的发展，要求控制系统越来越智能化，对周围环境的各种因素的检测，必然通过各种专业的传感器来实现。现有的传感器级联方案是通过一个终端级联若干同类型的传感器，但是随着对环境的要求越来越高，需要检测多个环境因素，如果使用传统的级联方案就需要多个终端，形成多个系统，不仅成本较高同时各个系统之间的数据交互比较困难，不能在同一个系统中同时检测不同的因素，比如同时检测温度，湿度，亮度，PM指数等；当然也有把所需要的检测的因素的传感器集成在一个终端单元，即在一个终端单元上固定多个传感器，但是这样的系统不灵活，不能自由组合，无论是更换传感器器件还是增加或减少传感器器件都必须重新设计终端系统以满足新的需要，增加了成本。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种实现传感器多级级联装置及方法，解决了采用传统的级联方案检测多个环境因素时，需要多个终端，形成多个系统，不仅成本较高同时各个系统之间的数据交互比较困难的问题，同时也解决了采用一个终端上固定多个传感器，系统不灵活，不管是更换传感器器件还是增加或减少传感器器件都必须重新设计终端系统以满足新的需要，增加了成本的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种实现传感器多级级联装置，包括若干级联的级联单元，所述级联单元包括PCB板，所述PCB板上设置有MCU单片机、存储芯片、串行通信芯片、第一串口、第二串口和电源芯片；所述MCU单片机的GPIO接口与外接的传感器的输出端连接，所述MCU单片机分别与存储芯片和串行通信芯片连接，所述串行通信芯片分别与第一串口和第二串口连接，所述第一串口连接上级级联单元/终端，所述第二串口连接下级级联单元，所述电源芯片为MCU单片机、存储芯片、串行通信芯片以及外接的传感器提供电源；所述串行通信芯片用以实现MCU单片机分别与第一串口和第二串口的电平变换；所述MCU单片机根据外接传感器配置GPIO接口模式；接收外接的传感器采集的数据，接收下级级联单元发送的数据，并将接收的外接传感器采集的数据和下级级联单元发送的数据组成一个数据单元发送给上级级联单元/终端；接收上级级联单元/终端发送的参数包，提取接收的参数包中的匹配参数并控制存储芯片存储参数，将接收的参数包发送给下级级联单元；读取存储芯片内存储的参数。
所述级联单元上还设置有金手指，所述外接的传感器通过金手指与级联单元连接。
所述存储芯片为FLASH芯片。
使用所述的装置实现传感器多级级联的方法，包括参数设置过程、参数初始化过程和数据采集过程；参数设置过程：终端往下级级联单元发送参数包，下级级联单元接收参数包，提取并存储参数包中的匹配参数，同时下级级联单元将接收的参数包发送给再下一级的级联单元，直至发送到最后的级联单元；参数初始化过程：上电后级联单元从存储芯片中读取参数设置过程中存储的参数，完成级联单元的初始化；数据采集过程：级联单元接收外接的传感器采集的数据和下级级联单元的发送的数据，并将接收的外接传感器采集的数据和下级级联单元发送的数据组成一个数据单元发送给上级级联单元，以此类推直至发送到终端。
有益效果：1、本发明通过级联单元外接不同的传感器，接收下级级联单元发送的数据和外接的传感器采集的数据，并将接收的外接传感器采集的数据和下级级联单元发送的数据组成一个数据单元发送给上级级联单元，实现了只需一个终端，形成一个系统，就能同时检测多个环境因素，成本低同时在同一系统中数据的交互较为简单方便；2、级联单元外接不同的传感器只需要一套程序，级联单元会在上电后完成参数初始化，级联单元的MCU单片机根据外接传感器配置GPIO接口模式，调用对应的程序，节省重复开发设计成本。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为级联单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1和2所示：一种实现传感器多级级联装置，包括若干级联的级联单元，所述级联单元包括PCB板，所述PCB板上设置有MCU单片机1、存储芯片2、串行通信芯片3、第一串口5、第二串口6和电源芯片4；所述MCU单片机1的GPIO接口通过金手指与外接的传感器的输出端连接，所述MCU单片机1分别与存储芯片2和串行通信芯片3连接，所述串行通信芯片3分别与第一串口5和第二串口6连接，所述第一串口5连接上级级联单元/终端，所述第二串口6连接下级级联单元，所述电源芯片4为MCU单片机1、存储芯片2、串行通信芯片3以及外接的传感器提供电源，并且电源芯片4用以+5V到+3.3V的电压转换。
所述串行通信芯片3用以实现MCU单片机1分别与第一串口5和第二串口6的电平变换，以达到各自在各自正当的电压下工作，如：MAX232等。
所述MCU单片机1根据外接传感器配置GPIO接口模式，用以实现级联单元能外接不同的传感器，比如若连接的是光敏电阻，则可以配置成模拟输入IO，若连接的IIC总线的接口的传感器，则可以把时钟脚配置成复用的推免输出，数据脚配置成复用的开门漏极输出。所述MCU单片机1接收外接的传感器采集的数据，接收下级级联单元发送的数据，并将接收的外接传感器采集的数据和下级级联单元发送的数据发送给上级级联单元/终端。所述MCU单片机1接收上级级联单元/终端发送的参数包，所述参数包包括对传感器的各种配置，比如传感器类型，采集间隔时间，采集关闭/打开等等，甚至第一串口5和第二串口6波特率的设置，MCU单片机1提取接收的参数包中的匹配参数并控制存储芯片2存储参数，将接收的参数包发送给下级级联单元；读取存储芯片2内存储的参数。
所述存储芯片2为FLASH芯片，可擦除，可读可写，用于存储MCU单片机1控制的级联单元的所有参数，对级联单元配置参数的同时，把配置的参数信息保存到对应地址的ROM中，避免每次上电通过终端来进行初始化配置，达到同一套程序对应不同的应用。
所述级联单元能外接不同的传感器，不同的传感器有不同的通信接口，但用的比较多的仍是低速的通用接口，比如IIC接口，通用串行UART接口，SPI接口，甚至单行串行接口，不同的传感器，甚至不同的厂家都有不同的接口，但是万变不离其宗，四线接口基本能够满足需求，所以级联单元设置有四个金手指，其中两个与MCU单片机1的GPIO接口连接，其余两个，一个接地，另一个与电源芯片4相连为外接的传感器提供电源；当然以上所述连接MCU单片机1的GPIO的金手指可以两个同时使用，也可以只用其中的一个，根据连接的传感器接口需求而定。
使用所述的装置实现传感器多级级联的方法，包括参数设置过程、参数初始化过程和数据采集过程；参数设置过程：终端往下级级联单元发送参数包，下级级联单元接收参数包，提取并存储参数包中的匹配参数，同时下级级联单元将接收的参数包发送给再下一级的级联单元，直至发送到最后的级联单元；参数初始化过程：上电后级联单元从存储芯片2中读取参数设置过程中存储的参数，完成级联单元的初始化；数据采集过程：级联单元接收外接的传感器采集的数据和下级级联单元的发送的数据，并将接收的外接传感器采集的数据和下级级联单元发送的数据组成一个数据单元发送给上级级联单元，以此类推直至发送到终端。
以上所述的一种实现传感器多级级联装置，只需通过串口线将终端和级联单元、级联单元和级联单元之间连接即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，比如更换FLASH存储芯片为其他类型存储芯片，更改串口通信为其他协议的通信方式等等，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种实现传感器多级级联装置，其特征在于：包括若干级联的级联单元，所述级联单元包括PCB板，所述PCB板上设置有MCU单片机（1）、存储芯片（2）、串行通信芯片（3）、第一串口（5）、第二串口（6）和电源芯片（4）；
所述MCU单片机（1）的GPIO接口与外接的传感器的输出端连接，所述MCU单片机（1）分别与存储芯片（2）和串行通信芯片（3）连接，所述串行通信芯片（3）分别与第一串口（5）和第二串口（6）连接，所述第一串口（5）连接上级级联单元/终端，所述第二串口（6）连接下级级联单元，所述电源芯片（4）为MCU单片机（1）、存储芯片（2）、串行通信芯片（3）以及外接的传感器提供电源；
所述串行通信芯片（3）用以实现MCU单片机（1）分别与第一串口（5）和第二串口（6）的电平变换；
所述MCU单片机（1）根据外接传感器配置GPIO接口模式；接收外接的传感器采集的数据，接收下级级联单元发送的数据，并将接收的外接传感器采集的数据和下级级联单元发送的数据组成一个数据单元发送给上级级联单元/终端；接收上级级联单元/终端发送的参数包，提取接收的参数包中的匹配参数并控制存储芯片（2）存储参数，将接收的参数包发送给下级级联单元；读取存储芯片（2）内存储的参数。
2.根据权利要求1所述的一种实现传感器多级级联装置，其特征在于：所述级联单元上还设置有金手指，所述外接的传感器通过金手指与级联单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种实现传感器多级级联装置，其特征在于：所述存储芯片（2）为FLASH芯片。
4.使用权利要求1所述的装置实现传感器多级级联的方法，其特征在于：包括参数设置过程、参数初始化过程和数据采集过程；
参数设置过程：终端往下级级联单元发送参数包，下级级联单元接收参数包，提取并存储参数包中的匹配参数，同时下级级联单元将接收的参数包发送给再下一级的级联单元，直至发送到最后的级联单元；
参数初始化过程：上电后级联单元从存储芯片（2）中读取参数设置过程中存储的参数，完成级联单元的初始化；
数据采集过程：级联单元接收外接的传感器采集的数据和下级级联单元的发送的数据，并将接收的外接传感器采集的数据和下级级联单元发送的数据组成一个数据单元发送给上级级联单元，以此类推直至发送到终端。
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