CN105137859B - 一种远程无线采集控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种远程无线采集控制器，包括壳体，触摸式显示屏，输入输出接口和控制卡；该控制卡包括主控模块和分别与主控模块连接的用于实现通讯功能的通讯模块、控制声音的音频模块、控制电源的电源模块、实现内部和外部存储功能的存储模块；通讯模块为串口‑以太网‑无线网三种通讯模式一体模块，实现三种模式同时工作或其中一种独立工作且三种模式之间可直接实现数据互通。本发明集成WLAN数据传输方式和LAN数据传输方式于一体的产品，实现无线与有线两种工作方式，不仅适用手工流水线上的直接显示和控制，还可以作为自动流水线上关联工位控制终端和工业现场数据显示终端的设备。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，特别是涉及一种用于自动生产线上的远程无线采集控制器。
背景技术
通信网络随着INTERNET的飞速发展,从传统的布线网络发展到了无线网络，作为无线网络之一的无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)，满足了人们实现移动办公的梦想，为我们创造了一个丰富多彩的自由天空，将以太网、802.11无线标准集成于一体，势必对工作效率起到绝对的提高作用。
在工厂车间一类现场使用方面，多是利用常规的电脑或是专用设备实现需要无线联网的工作，上述设备在移动性和操作性上受到一定的局限，而且针对一些较单一的工作，采用上述设备也增加了成本。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种远程无线采集控制器，以解决流水线上的数据处理问题，并提高现场数据控制能力。
特别地，本发明提供了一种远程无线采集控制器，包括：
壳体，用于为各部件提供安装空间；
控制卡，为嵌入式工控板且安装在所述壳体内，包括主控模块和分别与所述主控模块连接的用于实现通讯功能的通讯模块、控制声音的音频模块、控制电源的电源模块、实现内部和外部存储功能的存储模块；所述通讯模块为串口-以太网-无线网三种通讯模式一体模块，实现三种模式同时工作或其中一种独立工作且三种模式之间可直接实现数据互通；
触摸式显示屏，安装在壳体上并与所述控制卡的LCD接口连接，用于提供触摸操作界面和显示界面；
输入输出接口，安装在所述壳体上并与所述控制卡连接，用于连接外部设备。
进一步地，所述通讯模块是基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈，通过程序设置在所述通讯模块内实现如下二种工作方式：
a.串口单元与无线单元建立互通，无线单元作为接收方从外部无线网点接收数据，再通过设置转至串口单元，再由串口单元发送至所述控制卡；当所述控制卡向外发送数据时，过程相反；
b.串口单元与无线单元和以太网单元建立互通，无线单元和以太网单元作为接收方从外部无线网点和/或局域网、以太网接收数据，再通过设置转至串口单元，再由串口单元发送至所述控制卡；当所述控制卡向外部发送数据时，过程相反；
所述串口单元的工作方式包括透传模式和AT指令模式，且可由所述透传模式进入AT指令模式；其与无线单元和以太网单元之间数据转换的方式如下：
a.串口单元作为TCP服务端监听指定的端口，接收TCP客户端连接后发送的数据；
b.串口单元作为TCP客户端连接到指定的域名或端口，接收TCP服务端发送的数据，并实现断线自动重连；
c.串口单元作为UDP服务端将所述控制卡的数据发送至指定的远端IP或端口的UDP客户端；
d.串口单元作为UDP客户端将所述控制卡的数据发送至指定的远端IP或端口的UDP服务端。
进一步地，透传模式进入AT指令模式的方法包括：
a.任意状态下利用切换电路的电压变化直接进入AT指令模式；
b.在透传模式下通过发送超过串口组帧时间的串口数据退出透传模式而进入AT指令模式；
c.在透传模式下通过发送特定串口数据逃逸时间的串口数据退出透传模式而进入AT指令模式。
进一步地，所述主控模块采用S3C2416XH-40处理器，集成TFT控制器和2D图形加速器并输出4线电阻触摸屏接口，支持WinCE系统和Linux系统。
进一步地，所述音频模块采用WM8753芯片，包括一路立体声输出、一路MIC输入和一个有源蜂鸣器及其驱动电路。
进一步地，所述输入输出接口包括对外提供电流≤500mA/5V的USB-HOST的母接口、30PIN的GPIO扩展口和三个RS232串口。
进一步地，所述电源模块包括电源输入接口和电源输出接口、外部电源接口以及用于所述控制卡计时的纽扣式RTC电池；所述电源输入接口包括标准的DC接口和一个用于现场布线的2PIN连接器，所述DC接口和所述2PIN连接器为并联；所述外部电源接口为2PIN的插口。
进一步地，所述存储模块包括256M的FLASH芯片和128M的DDR2芯片，和用于外部存储扩展的自弹式SD卡座。
进一步地，所述控制卡的启动模式包括由FLASH实现的内部启动模式和通过设置在所述控制卡上的USB Device实现的外部启动模式。
进一步地，所述控制卡的系统地线和外壳地分地处理，所述控制卡上各插口的外壳地构成一个外壳地网络并通过统一输出口与大地连接。
本发明的远程无线采集控制器是集成WLAN数据传输方式和LAN数据传输方式于一体的产品，实现无线与有线两种工作方式，不仅适用手工流水线上的直接显示和控制，还可以作为自动流水线上关联工位控制终端和工业现场数据显示终端的设备；通过触摸显示屏用户能直观的查看数据信息，方便客户现场验证数据信息。本发明不但能够代替现有的显示屏，而且能够实现现场控制，实现数据的时时收发。相对现有产品在移动性、操作性和功能等方面大大方便用户管理和控制现场，可提高流水线的工作效率并能及时处理流水线的突发状况。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的远程无线采集控制器的结构示意图；
图2是图1所示通讯模块的数据互换示意图；
图3是根据本发明一个实施例的远程无线采集控制器外观示意图；
图中：10-控制卡、11-主控模块、12-通讯模块、13-存储模块、14-音频模块、14-电源模块、20-触摸式显示屏、30-输入输出接口、40-壳体、41-天线。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明的远程无线采集控制器一般性地包括用于为各部件提供安装空间的壳体40，安装在壳体40表面的触摸式显示屏20和输入输出接口40，以及安装在壳体40内部用于控制各部件工作的控制卡10。该控制卡10为嵌入式工控板，包括主控模块11和分别与主控模块11连接的用于实现通讯功能的通讯模块12、控制声音的音频模块14、控制电源的电源模块15、实现内部和外部存储功能的存储模块13。其中，通讯模块12为串口(Serial Com)-以太网(Ethernet)-无线网(WIFI Client/AP)三种通讯模式一体模块，能够实现三种模式同时工作或其中一种独立工作且三种模式之间可直接实现数据互通；该触摸式显示屏20与控制卡10的LCD接口连接，用于提供触摸操作界面和显示界面；该输入输出接口30与控制卡10连接以提供与外部设备连接的各种接口，包括网络接口、电源接口、工作状态状态指示灯、串口等。
本实施例的远程无线采集控制器能够实现现场数据的时实收发，在工厂车间作为现场数据显示终端，提供现场无线采集和收发控制等功能。使用时，可以直接放置在指定位置，并通过输入输出接口30接入当前工作环境，为当前的工作进行设置、监控及控制。该输入输出接口30可以连接外部扫描枪，以接收由流水线上实时通过的产品的编码或相应扫描信息，并及时做出反映，如编码异常、编码比对。通过电源模块15可以实现现场供电，并通过自身电源输出接口支持辅助连接设备，如手持式扫描枪。本实施例的远程无线采集控制器体积小，易于移动，且支持串口、无线、以太线三种通讯方式同时工作，可适应多种工作环境，如工业设备控制、电力数据采集、医疗设备、汽车智能电子设备、通信服务器、智能家具、安防、停车场、物联网、电子支付等高稳定性要求的行业，尤其适合应用于需要进行人机交互界面的应用。
在本实施例中，具体的控制卡10为嵌入式工控主板，核心芯片采用S3C2416处理器，该处理器是三星公司的高性能处理器，内核为ARM926EJ核，主频运行为400MHz。支持DDR2内存，集成TFT控制器和2D图形加速器。控制卡10的PCB设计采用8层高密度沉金工艺来充分保证高速信号的完整性。其对外支持端口丰富并集成网口、声卡、US、LCD、SD卡、GPIO等接口在控制卡上，基本满足一般标准客户的需求。板载24bit数字LCD接口在控制卡10上用40PIN FPC座拉出，该接口集成4线电阻触摸屏接口，用户可以根据需求外挂不同尺寸的液晶和触摸屏。并可支持运行WINCE 6.0/LINUX3.4.4等操作系统，同时为用户提供SDK开发包，使用户只需要根据自身使用需要专注应用程序开发，无需关注底层驱动和硬件开发。控制卡10的启动模式包括由FLASH实现的内部启动模式和通过设置在控制卡上的USB Device实现的外部启动模式。
其中，该通讯模块12是基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈，在串口-无线-以太网三种通讯模式的之间实现数据互换，使本实施例的远程无线采集控制器能够适应不同的外部通讯方式，并在内部进行不同通讯模式的转换，保证最终接收或发送的数据能被完整通讯。在控制卡10上的网卡支持100M/10M自动切换，网络接口内部集成网络变压器，对外为标准的RJ45网络接口定义。
本实施例中，通过具体设置可以在通讯模块12内部实现如下二种工作方式：
a.串口单元与无线单元建立互通，无线单元作为接收方从外部无线网点接收数据，再通过设置转至串口单元，再由串口单元发送至所述控制卡。当控制卡需要向外部发送数据时，通讯过程与该接收方式相反。
b.串口单元与无线单元和以太网单元建立互通，无线单元和以太网单元作为接收方从外部无线网点和/或局域网、以太网接收数据，再通过设置转至串口单元，再由串口单元发送至所述控制卡；当控制卡需要向外部发送数据时，通讯过程与该接收方式相反。
具体的串口单元的工作方式可以包括透传模式和AT指令模式，且通过调整可由透传模式进入AT指令模式；透传模式进入AT指令模式的方法包括：
a.任意状态下利用切换电路的电压变化直接进入AT指令模式；
b.在透传模式下通过发送超过串口组帧时间的串口数据退出透传模式而进入AT指令模式；
c.在透传模式下通过发送特定串口数据逃逸时间的串口数据退出透传模式而进入AT指令模式。
无线单元和以太网单元之间数据转换的方式如下：
a.串口单元作为TCP服务端监听指定的端口，接收TCP客户端连接后发送的数据；
b.串口单元作为TCP客户端连接到指定的域名或端口，接收TCP服务端发送的数据，并实现断线自动重连；
c.串口单元作为UDP服务端将控制卡的数据发送至指定的远端IP或端口的UDP客户端；
d.串口单元作为UDP客户端将控制卡的数据发送至指定的远端IP或端口的UDP服务端。
本实施例中的电源模块15包括电源输入接口和电源输出接口、外部电源接口以及用于控制卡10计时的纽扣式RTC电池；电源输入接口包括标准的DC接口和一个用于现场布线的2PIN连接器，DC接口和2PIN连接器为并联；外部电源接口为2.54mm的2PIN的插口，插口对外提供电源输出，该接口并接在稳压电路之前，所以输出的负载能和输出电压取决于外部电源。该纽扣式RTC电池是为保证系统断电后,系统时钟可以正常计时，采用CR2032纽扣电池，正常情况下,系统断电后,该电池可以保证系统时钟运行时间达3年以上，非操作期间RTC电流为≤5uA/3.0V。
该音频模块14采用WM8753芯片，包括一路立体声输出、一路MIC输入和一个有源蜂鸣器及其驱动电路。能够实现内部语音播放或报警信号发送。
该存储模块13包括256M的FLASH芯片和128M的DDR2芯片，和用于外部存储扩展的自弹式SD卡座。
为保证复杂供电环境的安全和系统运行的稳定，控制卡10对系统地线(GND)和外壳地(Earth)做了分地处理。控制卡10上各连接器的金属外壳都是连接到外壳地网络上，可以通过这接地螺丝孔与大地连接。
进一步地，在本发明的一个实施例中，该输入输出接口30还包括对外提供电流≤500mA/5V的USB-HOST的母接口，用于接收外部即插即认设备；额外的30PIN总线控制器(GPIO扩展口)；用于多个外部设备连接的三个RS232串口；提高信号强度的外部天线；以及出现问题时快速启动的复位按键。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (2)
1.一种远程无线采集控制器，包括：
壳体，用于为各部件提供安装空间；
控制卡，为嵌入式工控板且安装在所述壳体内，包括主控模块和分别与所述主控模块连接的用于实现通讯功能的通讯模块、控制声音的音频模块、控制电源的电源模块、实现内部和外部存储功能的存储模块；所述通讯模块为串口-以太网-无线网三种通讯模式一体模块，实现三种模式同时工作或其中一种独立工作且三种模式之间可直接实现数据互通；
触摸式显示屏，安装在壳体上并与所述控制卡的LCD接口连接，用于提供触摸操作界面和显示界面；
输入输出接口，安装在所述壳体上并与所述控制卡连接，用于连接外部设备；
所述通讯模块是基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈，通过程序设置在所述通讯模块内实现如下二种工作方式：
a.串口单元与无线单元建立互通，无线单元作为接收方从外部无线网点接收数据，再通过设置转至串口单元，再由串口单元发送至所述控制卡；当所述控制卡向外发送数据时，过程相反；
b.串口单元与无线单元和以太网单元建立互通，无线单元和以太网单元作为接收方从外部无线网点和/或局域网、以太网接收数据，再通过设置转至串口单元，再由串口单元发送至所述控制卡；当所述控制卡向外部发送数据时，过程相反；
所述串口单元的工作方式包括透传模式和AT指令模式，且可由所述透传模式进入AT指令模式；其与无线单元和以太网单元之间数据转换的方式如下：
a.串口单元作为TCP服务端监听指定的端口，接收TCP客户端连接后发送的数据；
b.串口单元作为TCP客户端连接到指定的域名或端口，接收TCP服务端发送的数据，并实现断线自动重连；
c.串口单元作为UDP服务端将所述控制卡的数据发送至指定的远端IP或端口的UDP客户端；
d.串口单元作为UDP客户端将所述控制卡的数据发送至指定的远端IP或端口的UDP服务端。
2.根据权利要求1所述的远程无线采集控制器，其中，
透传模式进入AT指令模式的方法包括：
a.任意状态下利用切换电路的电压变化直接进入AT指令模式；
b.在透传模式下通过发送超过串口组帧时间的串口数据退出透传模式而进入AT指令模式；
c.在透传模式下通过发送特定串口数据逃逸时间的串口数据退出透传模式而进入AT指令模式。
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