CN105346249A - 一种基于gprs实现远程实时喷码的喷码机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPRS实现远程实时喷码的喷码机，由硬件结构和软件结构构成，其中硬件结构由CPU模组、分别与CPU模组相连的GPRS模组和FPGA控制模组、与FPGA控制模组相连的喷码模组和电源模组、与CPU模组相连的存储模组、显示模组组成，软件结构由系统引导、Linux操作系统、文件系统、外设驱动和应用软件组成，本发明在实现远程控制喷码机实时喷码的同时，具有成本低、实现简单有利于工作人员身体健康等优点。

Description

一种基于GPRS实现远程实时喷码的喷码机

技术领域

本发明属于喷码机技术领域，特别涉及基于GPRS实时喷码的远程化实现方法。

背景技术

喷码机是一种通过软件控制，使用非接触方式在产品表面上喷印图案文字和数码来进行标识的设备。由于是喷射的油墨，与工作物表面不需要直接接触，不会破坏被喷印物表面，因此在食品工业、化妆品工业、电线电缆行业、医药工业以及其它领域得到广泛应用。

喷码机在为产品追溯和物流管理方面带来便利的同时，也具有新的问题：喷码机工作过程中，部分油墨颗粒会扩散在空气中，对现场工作人员的呼吸系统等身体器官有害，长期在该环境中工作会对身体健康产生一定影响，而且使用喷码机的现场要注意防火和防静电，如果操作人员没有进行过安全培训，现场会由于人为因素导致不安全隐患；喷码机需要定期保养和维护，一旦出现故障，必须派维修人员到现场分析解决问题，需要大量人力去维护，所以提前预防和及时保养显得尤为重要，这样就需要对喷码机的运行状态数据进行采集和分析，目前传统的喷码机产品比较少具备远程检测和控制功能，要更换现有的传统喷码机为远端操作类喷码机，就需要改造或重新设计喷码机电路和软件系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于GPRS实现远程实时喷码的喷码机，在实现远程控制喷码机实时喷码的同时，具有成本低、实现简单有利于工作人员身体健康等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于GPRS实现远程实时喷码的喷码机，由硬件结构和软件结构构成，其中硬件结构包括：

CPU模组、分别与所述CPU模组相连的GPS模组和FPGA控制模组，所述CPU模组通过所述GPRS模组将数据发送至位于远端的管理终端，并接收所述管理终端发送的控制命令，再将命令发送至所述FPGA控制模组去执行；

与所述FPGA控制模组相连的喷码模组，所述喷码模组用于响应来自FPGA控制模组的控制，实现按需喷印；

分别与所述CPU模组相连的存储模组、显示模组，所述存储模组用于存储和加载操作系统和用户应用程序，所述显示模组用于显示现场喷码机的喷印参数、喷印内容及喷印状态；

与所述FPGA控制模组相连的电源控制模组，所述电源控制模组用于给上述各模组供电。

其中软件结构安装在管理终端上，其由系统引导、Linux操作系统、文件系统、外设驱动和应用软件组成；

所述系统引导采用U-Boot，其支持Linux、NetBSD、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS、Android嵌入式操作系统的引导；

所述文件系统采用EXT2文件系统，包含文件中的数据以及文件系统的结构，存储所有Linux用户和程序看到的文件、目录、软连接及文件保护信息；

所述外设驱动为字符设备、块设备和网络接口的驱动程序，通过所述外设驱动来完成对整个系统硬件部分的控制；

所述应用软件包括有人机界面、喷码资料编辑模块、喷码管理模块、数据库处理、系统设定、系统工具；

其中所述人机界面实现用户与系统进行人机交互，基于MFC对话框方式开发，实现了登录界面、主界面、数据库处理界面等之间的状态转换；转换过程是首先进入登陆界面，用户需要通过输入用户名和密码来进入，服务器接收到用户请求后采用用户名和密码匹配的方法进行判断，匹配成功则进入主界面，从主界面可以进入到数据库处理界面等，从数据库处理界面退出回到系统主界面，在登陆界面和主界面退出后关闭整个人机界面；

所述数据库处理用于存储监测和诊断数据，其具体流程为先挂载数据库卷，然后打开数据库卷，如果失败则重新创建数据库再打开，如果成功，则继续进行数据库操作，查找数据库、读写记录，如果不再需要进行数据库操作，则关闭数据库；

所述喷码资料编辑模块可让用户输入喷印批次工作任务的喷印数量、喷印图形区域、喷印区域的重复度及轮换次序；

所述喷码管理模块用于让用户创建新喷印任务，并设置新任务的喷印规则与内容并下发执行；

所述系统设定可用于打印服务器属性设定，包括打印用户、打印时间等以及监控时间、监控喷印内容、监控模式等设定。

采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1、本发明基于GPRS实现远程实时喷码，采取远端操作，减少了人与喷码机工作环境的交互，排除了由于人为因素导致的不安全隐患，保证了现场操作人员的人身安全，实时远程控制功能使维护人员可以在远程及时得到数据并分析，对即将发生的故障进行处理，提前预防和及时维护，降低故障率，降低了人力成本。

2、本发明技术能够实时快速在现场喷印远程计算机或服务器的数据，也可以将喷印数据实时回传给远程计算机或服务器，并且通过可靠的算法解决传输丢包的问题，在物流管理上具有很大的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构硬件部分的功能模块示意图；

图2为本发明软件架构示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1所示，本发明的硬件部分由CPU模组、分别与CPU模组相连的GPRS模组和FPGA控制模组、与FPGA控制模组相连的喷码模组和电源模组、与CPU模组相连的存储模组、显示模组组成。

其中CPU模组采用TIA8AM3358处理器，CPU模组通过串口与GPRS模组相连通信，CPU模组通过SPI总线与FPGA控制模组相连，CPU模组的功能是通过GPRS模组将数据发送至位于远端的管理终端，并接收管理终端发送的控制命令，再将命令译码后发送至FPGA控制模组去执行相应的命令。

GPRS模组采用SIM300模块，其具有三频GSM即全球移动通讯系统和GPRS功能，内嵌TCP/IP协议，利用GPRS网络平台实现数据信息传输，其功能是将CPU模组发送的数据或命令通过天线发射出去，或者接收管理终端发送过来的数据，将接收到的数据或命令进行相应的协议处理后传送至CPU模组。

FPGA控制模组采用AlteraEP4CE22E22芯片，连接CPU模组与喷码模组，主要用于在CPU模组和喷码模组间的数据转换及时序控制。

喷码模组与FPGA控制模组相连，其采用HPC8855ASIC控制芯片，主要用于响应来自FPGA控制模组的控制命令，对矩阵电阻的加热控制，控制喷码机泵的转速、电磁阀开关等外设，实现按需喷印。

存储模组与CPU模组相连，其中存储模组包括NANDFlash和DDR3SDRAM；NANDFlash采用SamsungK9K8G08U0B芯片(1Gx8bit),用于存储操作系统和用户应用程序；DDR3SDRAM采用ISSIIS43TR16256A芯片(256Mx16bit)，其用于加载操作系统和运行应用程序。

显示模组与CPU模组相连，显示模组由LCD显示屏、触摸屏和接口转换模块组成，其中LCD显示屏选用华锐博5.0寸TFT屏LSG50HDB-632NA0；触摸屏选用FT6336U主控；接口转换模块采用SSD2828QN4芯片，该芯片的功能是把RGB(24Bits)信号转成MIPI-DSI信号，用于驱动上述LCD显示屏，LCD显示屏可显示现场喷码机的喷印参数、喷印内容及喷印状态；

电源模组与FPGA控制模组相连，其采用外部12V供电，电源模组包括逻辑芯片供电和喷印模组供电，逻辑芯片供电由LM43603把12V降压至5V，再分别用TPS650250和TPS65910给逻辑芯片供电；喷印模组供电由TPS40210把12V升压至30V后提供。

与GPRS模组进行数据传输的管理终端是指接入以太网或Internet网络的具有固定IP地址的计算机，操作人员通过管理终端可以创建新的喷印任务，并设置新任务的喷印规则与内容并下发执行；CPU模块接收新的喷印任务，获取喷码机的最新工作状态和在线任务量信息。系统实时监控喷码机的工作状态，对于机器的异常状态，自动诊断异常并进行报警，提醒检修。

见图2所示，本发明的软件架构主要包括系统引导、操作系统、文件系统、外设驱动和应用软件。

系统引导采用U-Boot，类似pc的BIOS引导程序,U-Boot不仅仅支持嵌入式Linux系统的引导，还支持NetBSD,VxWorks,QNX,RTEMS,ARTOS,LynxOS,Android等嵌入式操作系统。

操作系统采用Linux操作系统，Linux操作系统是一套免费使用和自由传播的操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程的操作系统，能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议，其继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统，内核采用Linux2.6版内核。

文件系统采用EXT2文件系统，不仅包含着文件中的数据而且还有文件系统的结构，所有Linux用户和程序看到的文件、目录、软连接及文件保护信息等都存储在其中。

外设驱动是指字符设备、块设备和网络接口的驱动程序，包括端口驱动、喷码驱动、GPRS驱动及智能墨水驱动等，通过外设驱动来完成对整个系统硬件部分包括GPRS模组、显示屏、触摸屏、按键等的控制。

应用软件主要包括有人机界面、喷码资料编辑模块、喷码管理模块、数据库处理、系统设定、系统工具等。

其中人机界面实现用户与系统进行人机交互，基于MFC对话框方式开发，实现了登录界面、主界面、数据库处理界面等之间的状态转换；转换过程是首先进入登陆界面，用户需要通过输入用户名和密码来进入，服务器接收到用户请求后采用用户名和密码匹配的方法进行判断，匹配成功则进入主界面，从主界面可以进入到数据库处理界面等，从数据库处理界面退出回到系统主界面，在登陆界面和主界面退出后关闭整个人机界面。

数据库处理用于存储监测和诊断数据，其具体流程为先挂载数据库卷，然后打开数据库卷，如果失败则重新创建数据库再打开，如果成功，则继续进行数据库操作，查找数据库、读写记录，如果不再需要进行数据库操作，则关闭数据库。

喷码资料编辑模块可以让用户输入喷印批次工作任务的喷印数量、喷印图形区域、喷印区域的重复度及轮换次序。

喷码管理模块用于用户创建新喷印任务，并设置新任务的喷印规则与内容并下发执行。

系统设定可用于打印服务器属性设定，包括打印用户、打印时间等以及监控时间、监控喷印内容、监控模式等设定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于GPRS实现远程实时喷码的喷码机，其特征在于：由硬件结构和软件结构构成，其中硬件结构包括

CPU模组、分别与所述CPU模组相连的GPS模组和FPGA控制模组，所述CPU模组通过所述GPRS模组将数据发送至位于远端的管理终端，并接收所述管理终端发送的控制命令，再将命令发送至所述FPGA控制模组去执行；

与所述FPGA控制模组相连的喷码模组，所述喷码模组用于响应来自FPGA控制模组的控制，实现按需喷印；

分别与所述CPU模组相连的存储模组、显示模组，所述存储模组用于存储和加载操作系统和用户应用程序，所述显示模组用于显示现场喷码机的喷印参数、喷印内容及喷印状态；

与所述FPGA控制模组相连的电源控制模组，所述电源控制模组用于给上述各模组供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于GPRS实现远程实时喷码的喷码机，其特征在于：其中软件结构安装在管理终端上，其由系统引导、Linux操作系统、文件系统、外设驱动和应用软件组成；

所述系统引导采用U-Boot，其支持Linux、NetBSD、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS、Android嵌入式操作系统的引导；

所述文件系统采用EXT2文件系统，包含文件中的数据以及文件系统的结构，存储所有Linux用户和程序看到的文件、目录、软连接及文件保护信息；

所述外设驱动为字符设备、块设备和网络接口的驱动程序，通过所述外设驱动来完成对整个系统硬件部分的控制；

所述应用软件包括有人机界面、喷码资料编辑模块、喷码管理模块、数据库处理、系统设定、系统工具；

其中所述人机界面实现用户与系统进行人机交互，基于MFC对话框方式开发，实现了登录界面、主界面、数据库处理界面等之间的状态转换；转换过程是首先进入登陆界面，用户需要通过输入用户名和密码来进入，服务器接收到用户请求后采用用户名和密码匹配的方法进行判断，匹配成功则进入主界面，从主界面可以进入到数据库处理界面等，从数据库处理界面退出回到系统主界面，在登陆界面和主界面退出后关闭整个人机界面；

所述数据库处理用于存储监测和诊断数据，其具体流程为先挂载数据库卷，然后打开数据库卷，如果失败则重新创建数据库再打开，如果成功，则继续进行数据库操作，查找数据库、读写记录，如果不再需要进行数据库操作，则关闭数据库；

所述喷码资料编辑模块可让用户输入喷印批次工作任务的喷印数量、喷印图形区域、喷印区域的重复度及轮换次序；

所述喷码管理模块用于让用户创建新喷印任务，并设置新任务的喷印规则与内容并下发执行；

所述系统设定可用于打印服务器属性设定，包括打印用户、打印时间等以及监控时间、监控喷印内容、监控模式等设定。