CN104280056A - 一种模块化嵌入式传感器监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化嵌入式传感器监控系统，包括：用于处理、显示、存储和传输数据的核心模块；连接于所述核心模块的互连模块，作为所述核心模块的通用总线的载体，为所述核心模块和各传感器接入模块提供互连的通路；连接于所述互连模块的多个传感器接入模块，将从传感器采集到的信号转换为所述核心模块识别的格式后传输到所述核心模块进行处理。本发明将不同传感器的数据采集部分作为单独的模块，通过通用的总线接到核心处理部分，便于扩展，能够同时支持的传感器的类型和数量都大大增加。

Description

一种模块化嵌入式传感器监控系统

技术领域

本发明涉及嵌入式系统领域，特别是涉及一种模块化嵌入式传感器监控系统。

背景技术

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中是远远不够的。随着科技的进步，同时为适应这种情况，人们在工作生产中大量采用各种传感器来帮助我们完成更为复杂和更为微细的信息获取，通常根据传感器的基本感知功能，我们可以把传感器分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件，以及味敏元件等十大类。

传感器(Transducer/Sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测、感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域，如工业自动化、农业现代比、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。

传感器主要用于探测信号，并将探测到的各种信号转换为电信号，而这些转换得到的电信号需要通过传感器监控仪进行处理、显示、存储和传输，以便于人们可以得到直观的数据信号。随着探测环境和探测要求的复杂化，信息量不断增大，传感器监控仪需要同时处理的信号越来越多，探测这些信号的传感器类型也越来越多，人们需要将多组信号整合以从多个方面全面地评价待测对象。

但是，目前嵌入式传感器监控仪的接口和传感器接口都是直接相连的，和PC总线结构的传感器监控仪相比，嵌入式传感器监控仪可以嵌入到任何为型或小型仪器中，其结构和功能更为紧凑，很难实现接口的大规模增加；此外，传感器的类型不同，其接口类型也是不同的，而嵌入式传感器监控仪的接口类型比较固定，一般仅能同时支持一种或少数几种传感器；因此这些弊端给测量系统中所使用的传感器的数量和类型带来了一定的限制，无法全面实现相关量的测量，使量测结果大受影响。如果通过增加嵌入式传感器监控仪的数量来满足更多数量和类型的传感器的信号处理，则在很大程度上造成了资源的浪费，而且不能从根本上解决问题。

因此，为了解决现有技术中嵌入式传感器监控仪的接口类型固定，能同时支持的传感器类型少、数量少等问题，我们需要将不同接口类型的传感器通过转换模块转换成统一的总线接入模块接入到嵌入式传感器监控仪中以进行数据的处理，如何设计得到这样一种能够同时支持多种类型的多个传感器的嵌入式传感器监控仪已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种模块化嵌入式传感器监控系统，用于解决现有技术中传感器监控仪的接口类型固定，能同时支持的传感器类型少、数量少等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种模块化嵌入式传感器监控系统，所述模块化嵌入式传感器监控系统至少包括：

核心模块、互连模块以及多个传感器接入模块；

所述核心模块包括核心处理器及通用总线接口，所述核心处理器接受用户输入的指令和信息，对采集到的传感器数据进行处理、显示、存储和传输，所述通用总线接口连接于所述核心处理器，作为传感器接入模块连接到所述核心处理器的物理接口；

所述互连模块连接于所述核心模块与所述传感器接入模块之间，作为所述核心模块的通用总线的载体，为所述核心模块和各传感器接入模块提供互连的通路；

各传感器接入模块连接于所述互连模块，将从传感器采集到的信号转换为所述核心模块可以识别的信号后经由所述互连模块传输到所述核心模块进行处理。

优选地，所述核心模块还包括电源模块、存储模块、SD卡模块、触摸屏模块、报警模块和以太网模块。

优选地，所述核心处理器包括总线控制器软件模块。

优选地，所述通用总线接口包括I²C总线接口、UART接口及Ethernet接口的一种或几种。

优选地，所述核心模块与所述互连模块之间、所述互连模块与各传感器接入模块之间采用总线连接方式。

优选地，所述互连模块为带有插座的底板。

更优选地，所述核心模块及各传感器接入模块上带有插头，通过所述核心模块及各传感器接入模块上的插头与所述底板上插座的插合实现所述核心模块与各传感器接入模块之间数据的传输。

优选地，所述传感器接入模块包括模拟量传感器接入模块、RS485传感器接入模块及CAN传感器接入模块的一种或几种。

优选地，各传感器接入模块与其连接的传感器的总线接口相匹配。

如上所述，本发明的模块化嵌入式传感器监控系统，具有以下有益效果：

本发明的模块化嵌入式传感器监控系统将不同类型传感器的数据采集部分作为单独的模块，通过通用的总线接到核心处理部分，不同类型的传感器模块只要采用相同的总线结构，都可以接到核心处理部分；可以用同一种总线接入不同类型的传感器，而且便于扩展；同时，本发明的模块化嵌入式传感器监控系统能够同时支持的传感器的类型和数量都大大增加，实用性大大提高。

附图说明

图1显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统原理示意图。

图2显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的实施例一示意图。

图3显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的核心模块示意图。

图4显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的模拟量传感器输入模块示意图。

图5显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的RS485传感器输入模块示意图。

图6显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的CAN传感器输入模块示意图。

图7显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的底板示意图。

图8显示为本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的实施例二示意图。

元件标号说明

1                  模块化嵌入式传感器监控系统

11                 核心模块

111                核心处理器

1111               I²C总线接口模块

1112               第一UART接口模块

1113               第二UART接口模块

112                电源模块

113                存储模块

114                SD卡模块

115                触摸屏模块

116                报警模块

117                以太网模块

12                 互连模块

121                底板

1211               板间连接器

1212               插座

122                交换机

13                 传感器接入模块

131                模拟量传感器接入模块

1311               第一隔离转换模块

1312               第二隔离转换模块

1313               A/D转换器

132                RS485传感器接入模块

1321               RS485总线收发器

133                CAN传感器输入模块

1331               CAN总线收发器

134                模拟量转以太网模块

135                RS485转以太网模块

136                CAN转以太网模块

21                 第一传感器

211                第一变送器

212                第二变送器

22                 第二传感器

23                 第三传感器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

嵌入式传感器监控系统中的核心处理器要与一定数量的部件和外围设备连接，但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与微处理器直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现，同时嵌入式传感器监控系统支持的传感器类型和数量将大受限制。为了简化硬件电路设计、简化系统结构、提高嵌入式传感器监控系统支持的传感器类型和数量，需要使用总线，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，使不同类型的传感器采用相同的总线结构，便于外围传感器类型和数量的扩充，使不同接口类型的传感器和核心处理器间实现互连。

如图1所示，本发明提供一种模块化嵌入式传感器监控系统1，所述模块化嵌入式传感器监控系统1至少包括：

核心模块11、互连模块12以及多个传感器接入模块13，各模块之间通过总线方式实现连接；

所述核心模块11包括核心处理器111及通用总线接口，所述核心处理器111接受用户输入的指令和信息，对采集到的传感器数据进行处理、显示、存储和传输，所述通用总线接口连接于所述核心处理器111，作为传感器接入模块13连接到所述核心处理器111的物理接口，所述通用总线接口的选择可根据所述核心模块11的内部接口类型做具体设定，选择余地大、灵活性高。

所述互连模块12连接于所述核心模块11与所述传感器接入模块13之间，作为所述核心模块11的通用总线的载体，为所述核心模块11和各传感器接入模块13提供互连的通路，确保所述核心模块11上能连接的所述传感器接入模块13数量更多。

各传感器接入模块13连接于所述互连模块12，将从传感器采集到的信号进行格式转换后经由所述互连模块12传输到所述核心模块11进行处理，以确保所述核心模块11能识别外部传感器输出的信号。

各传感器接入模块13具有不同的接口类型，连接不同类型的传感器。传感器的类型越多，本发明的优势越明显。

实施例一

下面结合图2～图7和具体的实例来对本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的实施例一做进一步详细阐述，以求更为清楚明了地理解本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的结构组成、实施方式以及工作过程，但并不能以此来限制本发明的模块化嵌入式传感器监控系统的保护范围。

如图2所示，本实施例提供一种模块化嵌入式传感器监控系统1，所述模块化嵌入式传感器监控系统1包括：

核心模块11、互连模块12以及多个传感器接入模块13。

如图2所示，在本实施例中，所述核心模块11为核心板，所述核心板包括所述核心处理器111及与所述核心处理器111通过通用总线连接的多个插头。在本实施例中，所述通用总线接口选择为所述核心处理器111自带的总线接口，位于所述核心处理器111内部，因此图2中未另行显示所述通用总线接口。所述核心模块11通过所述互连模块12和各传感器接入模块13相连，可以向各传感器接入模块13发送信息，读取从传感器接入模块13传来的由传感器探测到的数据。

所述互连模块12连接于所述核心模块11及所述传感器接入模块13之间。如图2所示，在本实施例中，所述互连模块12为一块底板121，所述底板121上排布有多条插座。

各传感器接入模块13连接于所述互连模块12。如图2所示，在本实施例中，所述传感器接入模块13的数量设定为3个，分别为第一传感器接入模块、第二传感器接入模块及第三传感器接入模块，所述传感器接入模块13的数量越多、种类越多，越能体现本发明的优势。各传感器接入模块13还包括与外部设备实现连接的多个插头。所述第一传感器接入模块与第一传感器21连接、所述第二传感器接入模块与第二传感器22连接、所述第三传感器接入模块与第三传感器23连接，各传感器接入模块13与其对应连接的传感器的总线接口类型相匹配。

所述传感器接入模块13从各传感器上接收探测到的数据，将其转化为所述核心模块11能接收的总线类型后经由所述传感器接入模块13上的插头、所述底板121上的插座1212及所述核心模块11上的插头实现数据从传感器到所述传感器接入模块13再到所述核心模块11的传输，最终在所述核心处理器111内进行数据的处理、显示、存储和传输等操作，以供用户对于传感器探测到的信号的利用。

具体地，如图3所示，所述核心模块11(即核心板)，包括核心处理器111、电源模块112、存储模块113、SD卡模块114、触摸屏模块115、报警模块116、以太网模块117以及多个插头。

如图3所示，在本实施例中，所述核心处理器111采用ARM9芯片SAM9G45。所述通用总线接口选择为所述SAM9G45芯片中内置的总线接口，所述SAM9G45芯片有1个I²C总线接口模块1111和2个UART接口模块(分别为第一UART接口模块1112及第二UART接口模块1113)。在本实施例中，将I²C总线接口模块1111作为模拟量传感器接入模块131的接口，所述第一UART接口模块1112作为RS485传感器接入模块132的接口，所述第二UART接口模块1113作为CAN传感器接入模块133的接口。所述I²C总线接口模块1111设有2个端口，分别为双向数据传输端SDA及时钟信号传输端SCL。各UART接口模块分别设有4个端口，分别为发送数据端口TXD、接收数据端口RXD以及发送和接收数据的控制端口DE及RE。

所述核心处理器111还包括总线控制器软件模块(图中未显示)，在本实施例中，CAN总线控制器通过所述总线控制器软件模块实现，可以大大简化通用总线接口，从而简化外围电路的设计。

如图3所示，所述电源模块112为所述核心模块11中的内部电路提供工作电源。

如图3所示，所述存储模块113双向连接于所述核心处理器111，所述存储模块113包括程序存储器和数据存储器，所述程序存储器用于保存程序代码和不需要经常变动的数据，断电后保存的内容不会丢失，在系统运行过程中其保存的内容保持不变；所述数据存储器用于暂存系统在运行过程中产生的中间数据，断电后保存的内容会丢失，在系统运行过程中其保存的内容会根据系统的处理不断更新。

如图3所示，所述SD卡模块114双向连接于所述核心处理器111，用于保存所述核心处理器111处理的历史数据，在运行过程中其保存的内容会根据系统的处理不断更新，系统断电后保存的内容不会丢失。

如图3所示，所述触摸屏模块115双向连接于所述核心处理器111，传感器探测到的信息经所述核心处理器111处理后显示在所述触摸屏模块115上，用户也可以通过所述触摸屏模块115输入各种信息，并对所述模块化嵌入式传感器监控系统1进行监控。

如图3所示，所述报警模块116连接于所述核心处理器111，当传感器探测到的信息超过报警值时，所述核心处理器111的GPIO端发出报警信号驱动所述报警模块116发出警报，以及时提醒用户采取措施保护本发明的模块化嵌入式传感器监控系统安全工作，确保各项检测工作有序进行。

如图3所示，所述以太网模块117双向连接于所述核心处理器111，用来和外部网络设备通信，实现组网和远程监控。

如图3所示，所述核心模块11设有12个插头，各插头分别与所述I²C总线接口模块1111的2个端口、所述第一UART接口模块1112及所述第二UART接口模块1113的8个端口连接，其余2个插头连接地(GND)端。所述核心模块11上的插头用于实现内部核心处理器111与外部设备的连接。

具体地，如图4所示，所述第一传感器接入模块为模拟量传感器接入模块131，更具体地，本实施例中，所述第一传感器接入模块优选为4～20mA传感器接入模块。所述模拟量传感器接入模块131由隔离转换模块(第一隔离转换模块1311和第二隔离转换模块1312)、A/D转换器1313以及插头构成。

如图4所示，各隔离转换模块连接于外部传感器，并接收外部传感器探测到的信号。在本实施例中，所述模拟量传感器接入模块131包括2个隔离转换模块，各隔离转换模块采用ISO EM-A4-P3-O4芯片，用于将模拟电流信号转换为模拟电压信号，可以实现4～20mA/0～5V的转换，模块供电电源为5V。

如图4所示，所述A/D转换器1313连接于各隔离转换模块，并对各隔离转换模块输出的数据进行处理后输出到所述核心模块11。在本实施例中，所述A/D转换器1313采用AD7991芯片，所述AD7991芯片是内置I²C兼容型接口的12位、低功耗、逐次逼近型ADC，采用2.7～5.5V单电源供电。所述A/D转换器1313接收所述第一隔离转换模块1311及所述第二隔离转换模块1312输出的模拟电压信号转换成数字电压信号后输出，该输出信号由I²C总线接口输出。

如图2所示，所述模拟量传感器接入模块131连接外部的第一传感器21，在本实施例中，所述第一传感器21优选为4～20mA变送器。如图4所示，所述第一传感器21即所述4～20mA变送器。所述变送器把传感部件输出的信号转变为可被识别的信号(将传感部件输出的非电量转换成电信号同时放大以供测量和控制)。

在本实施例中，设有2个变送器，分别为第一变送器211及第二变送器212，各变送器将非电量转换为标准的4～20mA模拟电流信号后输出至所述模拟量传感器接入模块131，同时各变送器还接收所述模拟量传感器接入模块131输出的控制信号，以此控制所述第一传感器21。

如图2所示，所述模拟量传感器接入模块131连接所述核心模块11，在本实施例中，由于所述模拟量传感器接入模块131输出为I²C数据格式的信号，因此，所述模拟量传感器接入模块131连接于所述核心模块11的I²C总线接口模块1111。

I²C(Inter Integrated Circuit)总线接口模块在传输数据的时候，双向数据传输端SDA必须在时钟的高电平周期保持稳定，双向数据传输端SDA的高或低电平状态只有在时钟信号传输端SCL的时钟信号是低电平时才能改变。发送到双向数据传输端SDA上的每个字节必须为8位，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。I²C是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点，在主从通信中，可以有多个I²C总线器件同时接到I²C总线上，通过地址来识别通信对象。

如图4所示，所述第一变送器211及所述第二变送器212将探测到的信号转换为标准的4～20mA模拟电流信号后输出，通过所述模拟量传感器接入模块131的连接端口分别与第一隔离转换模块1311及第二隔离转换模块1312连接，各隔离转换模块将输入的4～20mA模拟电流信号转换成模拟电压信号后送到所述A/D转换器1313的端口Vin0和Vin4，所述A/D转换器1313再将模拟电压信号转换成数字电压信号后通过所述底板121上的插座1212连接到所述核心模块11的I²C总线接口模块1111的双向数据传输端SDA，最终进入所述核心处理器111进行数据处理。

同时，所述核心模块11发出时钟信号，经由所述核心模块11的I²C总线接口模块1111的时钟信号传输端SCL传输至所述A/D转换器1313以控制所述A/D转换器1313工作。此外，所述A/D转换器1313所需的其他配置信号也可以由所述核心模块11通过I²C总线发送。所述核心模块11通过所述底板121上的插座1212向所述模拟量传感器接入模块131发送信息，进而控制所述模拟量传感器接入模块131的工作状态。

由此可实现4～20mA变送器与所述核心模块11的数据传输。

具体地，如图5所示，所述第二传感器接入模块为RS485传感器接入模块132，主要由RS485总线收发器1321以及插头构成。

如图5所示，所述RS485传感器接入模块132连接外部传感器，并接收外部传感器探测到的信号。在本实施例中，所述RS485总线收发器1321采用ADM2587芯片，用于将RS485数据格式的信号转换成UART数据格式的信号，同时也可将UART数据格式的信号转换成RS485数据格式的信号，实现RS485数据格式与UART数据格式之间的互相转化，使RS485数据格式的传感器与所述核心模块11实现信号的传输。

如图2所示，所述RS485传感器接入模块132连接外部的第二传感器22，在本实施例中，所述第二传感器22为RS485总线接口传感器，所述RS485总线接口传感器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。同时，所述RS485总线接口传感器采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态。

如图2所示，所述RS485传感器接入模块132连接于所述核心模块11，在本实施例中，由于所述RS485传感器接入模块132输出为UART数据格式的信号，因此，所述RS485传感器接入模块132连接于所述核心模块11的第一UART接口模块1112。

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是通用异步接收/发送接口，UART的作用是将外部设备串行数据转换为并行数据接收；同时，将内部并行数据转换为串行数据发送。

如图5所示，所述第二传感器22(图中未显示)将探测到的信号通过端口A及B输出至所述RS485总线收发器1321，所述RS485总线收发器1321将端口A及B输入的RS485数据格式的信号转换成UART数据格式的信号后通过所述底板121上的插座1212连接到所述核心模块11的第一UART接口模块1112的接收数据端口RXD1，最终进入所述核心处理器111进行数据处理。

同时，所述核心模块11发出指令、配置信息等数据，经由所述核心模块11的第一UART接口模块1112的发送数据端口TXD1，以及发送和接收数据的控制信号端口DE1和RE1传输至所述RS485总线收发器1321，所述RS485总线收发器1321将所述核心模块11发出的指令、配置信息等数据转换为RS485数据格式后从端口Z和Y输出至所述第二传感器22。所述核心模块11通过所述底板121上的插座1212向所述RS485传感器接入模块132发送信息，进而控制所述RS485传感器接入模块132及所述第二传感器22的工作状态。

由此可实现RS485总线接口传感器与所述核心模块11的数据传输。

具体地，如图6所示，所述第三传感器接入模块为CAN传感器输入模块133，主要由CAN总线收发器1331以及插头构成。

如图6所示，所述CAN传感器输入模块133连接外部传感器，并接收外部传感器探测到的信号。在本实施例中，所述CAN总线收发器1331采用MAX3051芯片，用于将CAN数据格式的信号转换成UART数据格式的信号，同时也可将UART数据格式的信号转换成CAN数据格式的信号，实现CAN数据格式与UART数据格式之间的互相转化。

如图2所示，所述CAN传感器输入模块133连接外部的第三传感器23，在本实施例中，所述第三传感器23为CAN BUS总线接口传感器，CAN(Controller Area Network)BUS总线接口是控制器局域网络总线接口，是国际上应用最广泛的现场总线之一。所述CAN BUS总线接口传感器是一种高性能、高可靠性、易开发和低成本的传感器，支持差分收发，适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。

如图6所示，所述第三传感器23经端口CANH及CANL向所述CAN总线收发器1331输出一组差分信号，同时，也可以经端口CANH及CANL从所述CAN总线收发器1331接收一组差分信号，在本实施例中，所述第三传感器23接收到的差分信号由所述核心模块11发出的信号经所述CAN总线收发器1331转化后得到，端口CANH及CANL传输的信号为CAN数据格式的信号。

如图2所示，所述CAN传感器输入模块133连接于所述核心模块11，在本实施例中，由于所述CAN传感器输入模块133输出为UART数据格式的信号，因此，所述CAN传感器输入模块133连接于所述核心模块11的第二UART接口模块1113，所述第二UART接口模块1113将外部设备串行数据转换为并行数据接收，将内部并行数据转换为串行数据发送。

如图6所示，所述第三传感器23(即所述CAN总线接口传感器)将探测到的信号通过端口CANH及CANL输出至所述CAN总线收发器1331，所述CAN总线收发器1331将端口CANH及CANL输入的CAN数据格式的信号转换成UART数据格式的信号后通过所述底板121上的插座1212连接到所述核心模块11的第二UART接口模块1113的接收数据端口RXD2，最终数据进入所述核心处理器111进行相关处理。

同时，所述核心模块11发出指令、配置信息等数据，经由所述核心模块11的第二UART接口模块1113的发送数据端口TXD2，以及发送和接收数据的控制信号端口DE2和RE2传输至所述CAN总线收发器1331，所述CAN总线收发器1331将所述核心模块11发出的指令、配置信息等数据转换为CAN数据格式后从端口CANH及CANL输出至所述CAN总线接口传感器。所述核心模块11通过所述底板121上的插座1212向所述CAN传感器接入模块133发送信息，进而控制所述CAN传感器接入模块及所述CAN总线接口传感器的工作状态，从而实现所述CAN BUS总线接口传感器与所述核心模块11之间的数据传输。

具体地，如图7所示，所述互连模块12为一块底板121，所述底板121的两端各设有1条板间连接器1211，2条板间连接器1211的中间设有多条插座1212，在本实施例中，插座1212数量设定为4条，每条插座1212上设有12个插孔，各插座1212与板间连接器1211之间通过导线连接。插座1212的数量和插孔的数量由所述底板121的面积决定，并不仅限于本实施例中设定的数量。各插座1212用于连接各传感器接入模块及所述核心模块11(即核心板)。所述板间连接器1211用于连接其他底板121，当需要连接的传感器接入模块13较多，插座1212的数量不够用时，可以通过板间连接器1211将多块所述底板121连接进行扩展，使用便捷，成本投入少。

所述核心模块11、所述底板121和各传感器接入模块13的连接关系如图2所示。所述核心模块11通过底板121和各传感器接入模块13相连，可以向各传感器接入模块13发送信息，读取从传感器接入模块13传来的数据。

在本实施例中，所述4～20mA变送器通过所述模拟量传感器接入模块131将数据格式进行转化，使所述核心模块11的I²C总线接口模块1111能识别，进而进行数据的处理、显示、存储和传输等操作；所述RS485总线接口传感器通过所述RS485传感器接入模块132将数据格式进行转化，使所述核心模块11的第一UART接口模块1112能识别，进而进行数据的处理、显示、存储和传输等操作；所述CAN BUS总线接口传感器通过所述CAN传感器输入模块133将数据格式进行转化，使所述核心模块11的第二UART接口模块1113能识别，进而进行数据的处理、显示、存储和传输等操作。所述互连模块12采用带插座的底板121，易于扩展，使用便捷。

在本实施例中，所述模块化嵌入式传感器监控系统1可同时支持3种类型(模拟量接口传感器、RS485总线接口传感器以及CAN BUS总线接口传感器)的传感器，还可进一步扩展，大大提高所述模块化嵌入式传感器监控系统1的性能。

所述核心模块11的总线接口模块类型不仅限于本实施例中所提到的几种，可以是任何类型，可根据不同芯片或传感器接入模块的选择实现不同总线接口类型的传感器与所述核心模块之间的数据传输。

实施例二

下面结合图8和具体的实例来对本专利的实施例二做进一步详细阐述，以求更为清楚明了地理解本专利的结构组成、实施方式以及工作过程，但并不能以此来限制本发明的保护范围。

如图8所示，本实施例提供一种模块化嵌入式传感器监控系统1，所述模块化嵌入式传感器监控系统1包括：

核心模块11，在本实施例中，所述核心模块11包括核心处理器111、电源模块112、存储模块113、SD卡模块114、触摸屏模块115、报警模块116、以太网模块117及网口，各模块的连接关系与实施例一中一致，在此不一一赘述。

如图8所示，在本实施例中，所述核心处理器111依然采用所述SAM9G45芯片。

如图8所示，在本实施例中，所述以太网模块117(Ethernet)采用DM9161芯片，所述DM9161芯片为一款以太网收发器芯片。

如图8所示，本实施例中，所述核心模块11没有将所述SAM9G45芯片的I²C总线接口模块和UART接口模块作为所述通用总线接口，而是将所述以太网模块117(即DM9161芯片)及网口作为所述通用总线接口，作为各传感器接入模块连接到所述核心处理器111的物理接口。

通过网口连接于所述核心模块11的互连模块12。如图8所示，在本实施例中，所述互连模块12采用带有网口的交换机122实现，交换机122(Switch)是一种用于电信号转发的网络设备。所述交换机122可以为接入所述交换机122的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，最常见的交换机便是以太网交换机。所述互连模块12的网口数量可根据传感器接入模块的数量确定，灵活性高。

通过网口连接于所述交换机122的多个传感器接入模块。如图8所示，在本实施例中，所述传感器接入模块设定为3个，分别为模拟量转以太网模块134、RS485转以太网模块135以及CAN转以太网模块136。

如图8所示，所述模拟量转以太网模块134通过网口连接于所述交换机122，在本实施例中，所述模拟量转以太网模块134采用C2000M2IA模块，所述C2000M2IA模块为通道隔离网络型智能模拟量采集器，8路电流型模拟量输入(量程为0～20mA)，采用满量程通道隔离、全差分输入设计。所述模拟量转以太网模块134可以连接外部的4～20mA变送器等模拟量输出的传感器。

如图8所示，所述RS485转以太网模块135通过网口连接于所述交换机122，在本实施例中，所述RS485转以太网模块135采用C2000E2MA模块，所述C2000E2MA模块向所述交换机122提供10M/100M以太网接口，向外部传感器提供1个标准RS485串行接口。所述RS485转以太网模块135可以连接外部的RS485总线接口传感器。

如图8所示，所述CAN转以太网模块136通过网口连接于所述交换机122，在本实施例中，所述CAN转以太网模块136采用LCFNET 600模块，所述LCFNET 600模块可实现CANBUS和以太网的互连互通。所述CAN转以太网模块136可以连接外部的CAN BUS总线接口传感器。

在本实施例中，所述4～20mA变送器通过所述模拟量转以太网模块134将数据格式进行转化，使所述核心模块11中的以太网模块117能识别，进而进行数据的处理、显示、存储和传输等操作；所述RS485总线接口传感器通过所述RS485转以太网模块135将数据格式进行转化，使所述核心模块11中的以太网模块117能识别，进而进行数据的处理、显示、存储和传输等操作；所述CAN BUS总线接口传感器通过所述CAN转以太网模块136将数据格式进行转化，使所述核心模块11中的以太网模块117能识别，进而进行数据的处理、显示、存储和传输等操作。所述互连模块12采用带网口的交换机122，网口数量可根据实际需要进行扩展，灵活性高。

在本实施例中，将从传感器接收到的各种信号类型均转化为以太网数据格式，再通过所述交换机122实现数据的传输，再经由所述以太网模块117将信号传输至所述核心处理器111进行数据处理，同样可以同时支持3种不同类型的传感器，还可通过网口的进一步扩展，增加所述模块化嵌入式传感器监控系统支持传感器的类型和数量。

本发明支持的总线接口模块类型不仅限于实施例一及实施例二中所提到的几种，可以是任何类型，可以根据不同芯片的选择对各传感器接入模块进行功能的改动，以实现更多类型的传感器与所述核心模块之间的数据传输。

本发明的模块化嵌入式传感器监控系统将不同类型传感器的数据采集部分作为单独的模块，通过通用的总线接到核心处理部分，不同类型的传感器模块只要采用相同的总线结构，都可以接到核心处理部分，可以用同一种总线接入不同类型的传感器，而且便于扩展，同时，本发明的模块化嵌入式传感器监控系统能够同时支持的传感器的类型和数量都大大增加，实用性大大提高。

综上所述，本发明提供一种模块化嵌入式传感器监控系统，所述模块化嵌入式传感器监控系统至少包括：核心模块、互连模块以及多个传感器接入模块；所述核心模块包括核心处理器及通用总线接口；所述核心处理器接受用户输入的指令和信息，对采集到的传感器数据进行处理、显示、存储和传输；所述通用总线接口连接于所述核心处理器，是各传感器接入模块连接到所述核心处理器的物理接口；所述互连模块连接于所述核心模块与所述传感器接入模块之间，作为所述核心模块的通用总线的载体，为所述核心模块和各传感器接入模块提供互连的通路；各传感器接入模块连接于所述互连模块，将从传感器采集到的信号经由所述互连模块传输到所述核心模块进行处理。本发明的模块化嵌入式传感器监控系统将不同传感器的数据采集部分作为单独的模块，通过通用的总线接到核心处理部分，不同类型的传感器模块只要采用相同的总线结构，都可以接到核心处理部分，便于扩展；同时，本发明的模块化嵌入式传感器监控系统能够同时支持的传感器的类型和数量都大大增加，实用性大大提高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于，所述模块化嵌入式传感器监控系统至少包括：

核心模块、互连模块以及多个传感器接入模块；

所述核心模块包括核心处理器及通用总线接口，所述核心处理器接受用户输入的指令和信息，对采集到的传感器数据进行处理、显示、存储和传输，所述通用总线接口连接于所述核心处理器，作为传感器接入模块连接到所述核心处理器的物理接口；

所述互连模块连接于所述核心模块与所述传感器接入模块之间，作为所述核心模块的通用总线的载体，为所述核心模块和各传感器接入模块提供互连的通路；

各传感器接入模块连接于所述互连模块，将从传感器采集到的信号转换为所述核心模块可以识别的信号后经由所述互连模块传输到所述核心模块进行处理。

2.根据权利要求1所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：所述核心模块还包括电源模块、存储模块、SD卡模块、触摸屏模块、报警模块和以太网模块。

3.根据权利要求1所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：所述核心处理器包括总线控制器软件模块。

4.根据权利要求1所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：所述通用总线接口包括I²C总线接口、UART接口及Ethernet接口的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：所述核心模块与所述互连模块之间、所述互连模块与各传感器接入模块之间采用总线连接方式。

6.根据权利要求1所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：所述互连模块为带有插座的底板。

7.根据权利要求6所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：所述核心模块及各传感器接入模块上带有插头，通过所述核心模块及各传感器接入模块上的插头与所述底板上插座的插合实现所述核心模块与各传感器接入模块之间数据的传输。

8.根据权利要求1所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：所述传感器接入模块包括模拟量传感器接入模块、RS485传感器接入模块及CAN传感器接入模块的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的模块化嵌入式传感器监控系统，其特征在于：各传感器接入模块与其连接的传感器的总线接口相匹配。