CN110708173A - 一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块 - Google Patents

一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块，包括：以太网接口模块；以太网络协议转换芯片，其与以太网接口模块通信连接；以及MCU芯片，其与以太网络协议转换芯片通信连接；其中，MCU芯片通信连接至设置于图像采集设备内的嵌入式控制主板中，以获取嵌入式控制主板的状态信息，MCU芯片与所述控制主板之间还设置通信连接有一可控电源芯片。采用本专利中研发的网络远程开关机模块，能够对嵌入式控制主板进行远程上电及下电操作，实现图像采集设备主板的冷启动。同时还能够对嵌入式控制主板的电压、温度参数等信息进行监测，保证图像采集设备中的嵌入式控制主板处于健康工作状态。

Description

一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块
技术领域
本发明涉及一种远程开关机模块。更具体地说，本发明涉及一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块。
背景技术
应用在图像采集设备中的嵌入式控制器，在工作的时候，由于设备的工作带宽较大，CPU资源占用比较严重，无论是操作系统或者应用软件的异常都的异常都会导致系统进入假死机状态，无法通过设备自身的网络接口对设备进行重新启动，需要对设备进行人为关电，重新上电启动才能恢复正常。此时需要人工去现场进行关电、上电操作处理，给设备的运行维护带来不便。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块，包括：
以太网接口模块；
以太网络协议转换芯片，其与所述以太网接口模块通信连接；
MCU芯片，其与所述以太网络协议转换芯片通信连接；
以及可控电源芯片，其与所述MCU芯片通信连接；
其中，所述MCU芯片还与设置于图像采集设备内的嵌入式控制主板通信连接，以获取嵌入式控制主板的状态信息。
优选的是，其中，所述以太网接口模块与所述以太网络协议转换芯片之间还设置有一变压器隔离模块，其分别通过100Mbps以太网分别与所述以太网接口模块以及所述以太网络协议转换芯片通信连接。
优选的是，其中，所述以太网络协议转换芯片与所述MCU芯片之间通过RS232通讯协议通信连接，所述MCU芯片与所述嵌入式控制主板之间通过SPI通讯协议通信连接。
优选的是，其中，所述以太网络协议转换芯片的型号采用W5500，述变压器隔离模块采用HX1188NL，述MCU芯片采用STM32F407IG，述可控电源芯片采用LTM4613。
一种图像采集设备上远程开关机模块的应用方法，所述远程开关机模块的开机流程为：
S1、远程监控设备通过以太网接口模块发送启动指令，通过以太网络协议转换芯片转换为SPI通讯协议，并发送给MCU芯片；
S2、所述MCU芯片接收到启动指令后，打开可控电源芯片的电源使能控制信号，给嵌入式控制主板上电；
S3、所述MCU芯片打开所述嵌入式控制主板的电源正常信号，此时所述嵌入式控制主板启动，并启动操作系统和服务程序，所述MCU芯片通过服务程序API函数查询并监控所述嵌入式控制主板的电压、电流、温度；
S4、所述嵌入式控制主板的服务程序通过RS232通讯协议发送正常启动状态信息给所述MCU芯片。
S5、所述MCU芯片接收到启动正常信息后，通过以太网络协议转换芯片，将启动正常信息发送给所述以太网接口模块上的远程监控设备。
优选的是，其中，所述远程开关机模块的关机流程为：
S1、远程监控设备通过以太网接口模块发送关机指令，通过以太网络协议转换芯片转换为SPI通讯协议，发送给MCU芯片芯片；
S2、所述MCU芯片接收到关机指令后，通过RS232通讯协议发送关机指令到所述嵌入式控制主板的服务程序控制操作系统关机；
S3、所述MCU芯片接收到服务程序关机完成指令后，延时2分钟，保证操作系统能够正常关闭，同时确认服务程序无心跳信息后，操作系统层面的关机完成；
S4、所述MCU芯片关闭所述嵌入式控制主板的使能信号，通过多通道可控电源芯片给所述嵌入式控制主板下电；
S5、所述MCU芯片关闭所述嵌入式控制主板的电源正常信号；
S6、所述MCU芯片通过以太网络协议转换芯片发送关机完成信息给远程控制设备。
本发明至少包括以下有益效果：
本专利中研发的网络远程开关机模块，其独立于图像采集设备中的嵌入式控制主板，能够实现对嵌入式控制主板的远程上电及下电操作，进而实现图像采集设备主板的冷启动。同时，设置在嵌入式控制主板上的服务程序能够对嵌入式控制主板的电压、温度参数等信息进行监测，并反馈给远程网络开关机模块后能够进行监测报警，并通过网络传输到远程监控端，保证图像采集设备中的嵌入式控制主板处于健康工作状态。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1示出了远程开关机模块的模块结构图；
图2示出了嵌入式控制主板的供电回路电路图；
图3示出了远程开关机模另一实施例的模块结构图；
图4示出了变压器隔离模块电路图；
图5示出了各模块之间的通信协议；
图6示出了以太网络协议转换芯片的SPI通信接口电路图；
图7示出了远程开关机模的开机模块流程图；
图8示出了远程开关机模的关机模块流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1示出了根据本发明一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块的一种实现形式，其中包括：
以以太网接口模块1；
以太网络协议转换芯片2，其与所述以太网接口模块通信连接；
MCU芯片3，其与所述以太网络协议转换芯片通信连接；
以及可控电源芯片4，其与所述MCU芯片通信连接；
其中，所述MCU芯片还与设置于图像采集设备内的嵌入式控制主板5 通信连接，以获取嵌入式控制主板的状态信息。
设置的以太网接口模块，主要是与外部的远程监控设备进行通信，以获取或者发送信号给远程监控设备，设置的MCU芯片一方面通过以太网络协议转换芯片获取外部远程监控设备的控制输入和状态的查询，另一方面与嵌入式控制主板通信连接，MCU芯片接收外部远程监控设备发出的上电、下点控制信号，进而通过可控电源控制芯片实现对嵌入式控制主板的通断电操作，使图像采集设备能够实现冷启动，同时，集成设置在嵌入式控制主板内的服务程序(嵌入式控制主板驻留有主板厂商提供的API服务 SUSI4_Std_SOM-5897.exe服务程序)，跟随操作系统自启动，此服务程序出厂就能够自动采集嵌入式控制主板的工作电压、CPU温度，并且提供外部访问接口API函数对其进行查询、类似于我们通常使用的鲁大师软件，通过软件就能够对电脑的CPU温度等信息进行检测，MCU芯片根据API接口函数编写软件查询程序，通过硬件通讯接口(RS232)获得嵌入式控制主板的电压、CPU温度参数，再将监测的数据通过远程开关机模块反馈给远程监控设备，从而确保嵌入式控制主板已知处于健康且稳定的工作状态。可控电源芯片可提供最大8A电流，如图2所示，电源输入VIN来自开关电源24VDC；电源输出VOUT为12VDC，给嵌入式控制主板供电；电源输出控制 MCU_12V_EN，来自MCU芯片。
如图3所示，在另一种实例中，所述以太网接口模块与所述以太网络协议转换芯片之间还设置有一变压器隔离模块6，其分别通过100Mbps以太网分别与所述以太网接口模块以及所述以太网络协议转换芯片通信连接。设置的变压器隔离模块主要是实现变压器隔离，增强信号的同时增加内部电路的抗干扰能力，如图4所示，隔离前的以太网通讯信号包括：TX_DATA+、 TX_DATA-用于发送；RX_DATA+、RX_DATA-用于接收；隔离后的以太网通讯信号包括：TPTX-、TPTX+用于发送；TPRX+、TPRX-用于接收。
如图5所示，在另一种实例中，所述以太网络协议转换芯片与所述MCU 芯片之间通过RS232通讯协议通信连接，所述MCU芯片与所述嵌入式控制主板之间通过SPI通讯协议通信连接。以太网络协议转换芯片内部集成全硬件TCP/IP协议栈、MAC、PHY工艺，如图6所示，SPI通讯信号包括： LAN_MOSI–主器件数据输出，从器件数据输入；LAN_MISO–主器件数据输入，从器件数据输出；LAN_SCLK–时钟信号；LAN_NSS–使能信号。以太网通讯信号包括：TPTX-、TPTX+用于发送；TPRX+、TPRX-用于接收。
在另一种实例中，所述以太网络协议转换芯片的型号采用W5500，述变压器隔离模块采用HX1188NL，述MCU芯片采用STM32F407IG，述可控电源芯片采用LTM4613。将各个芯片与模块分别设置成上述型号，使通信控制效果好，同时成本可控、易获得。
如图7所示，一种图像采集设备上的远程开关机模块的应用方法，所述远程开关机模块的开机流程为：
S1、远程监控设备通过以太网接口模块发送启动指令，通过以太网络协议转换芯片转换为SPI通讯协议，并发送给MCU芯片；
S2、所述MCU芯片接收到启动指令后，打开可控电源芯片的电源使能控制信号，给嵌入式控制主板上电；
S3、所述MCU芯片打开所述嵌入式控制主板的电源正常信号，此时所述嵌入式控制主板启动，并启动操作系统和服务程序，所述MCU芯片通过服务程序API函数查询并监控所述嵌入式控制主板的电压、电流、温度；
S4、所述嵌入式控制主板的服务程序通过RS232通讯协议发送正常启动状态信息给所述MCU芯片。
S5、所述MCU芯片接收到启动正常信息后，通过以太网络协议转换芯片，将启动正常信息发送给所述以太网接口模块上的远程监控设备。
通过本专利中设置的远程开关机模块能够对嵌入式控制主板进行上电操作，使其能够在远程对嵌入式控制主板的工作启动状态进行控制，无需人为现场对其进行开机操作，使更加方便、高效，便于对设备进行维护和紧急控制。
如图8所示，在另一种实例中，所述远程开关机模块的关机流程为：
S1、远程监控设备通过以太网接口模块发送关机指令，通过以太网络协议转换芯片转换为SPI通讯协议，发送给MCU芯片芯片；
S2、所述MCU芯片接收到关机指令后，通过RS232通讯协议发送关机指令到所述嵌入式控制主板的服务程序控制操作系统关机；
S3、所述MCU芯片接收到服务程序关机完成指令后，延时2分钟，保证操作系统能够正常关闭，同时确认服务程序无心跳信息后，操作系统层面的关机完成；
S4、所述MCU芯片关闭所述嵌入式控制主板的使能信号，通过多通道可控电源芯片给所述嵌入式控制主板下电；
S5、所述MCU芯片关闭所述嵌入式控制主板的电源正常信号；
S6、所述MCU芯片通过以太网络协议转换芯片发送关机完成信息给远程控制设备。
通过本专利中设置的远程开关机模块能够对嵌入式控制主板进行下电操作，当系统出现假死机状态无法通过设备自身的网络接口重新启动时，其能够在远程对嵌入式控制主板的工作启动状态进行控制，从而无需现场进行下电操作，使更加方便、高效，便于对设备进行维护和紧急控制。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块，其特征在于，包括：
以太网接口模块；
以太网络协议转换芯片，其与所述以太网接口模块通信连接；
MCU芯片，其与所述以太网络协议转换芯片通信连接；
以及可控电源芯片，其与所述MCU芯片通信连接；
其中，所述MCU芯片还与设置于图像采集设备内的嵌入式控制主板通信连接，以获取嵌入式控制主板的状态信息。
2.根据权利要求1所述的一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块，其特征在于，所述以太网接口模块与所述以太网络协议转换芯片之间还设置有一变压器隔离模块，其分别通过100Mbps以太网分别与所述以太网接口模块以及所述以太网络协议转换芯片通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块，其特征在于，所述以太网络协议转换芯片与所述MCU芯片之间通过RS232通讯协议通信连接，所述MCU芯片与所述嵌入式控制主板之间通过SPI通讯协议通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种应用于图像采集设备上的远程开关机模块，其特征在于，所述以太网络协议转换芯片的型号采用W5500，述变压器隔离模块采用HX1188NL，述MCU芯片采用STM32F407IG，述可控电源芯片采用LTM4613。
5.一种如权利要求1-4任一项所述图像采集设备上的远程开关机模块的应用方法，其特征在于，所述远程开关机模块的开机流程为：
S1、远程监控设备通过以太网接口模块发送启动指令，通过以太网络协议转换芯片转换为SPI通讯协议，并发送给MCU芯片；
S2、所述MCU芯片接收到启动指令后，打开可控电源芯片的电源使能控制信号，给嵌入式控制主板上电；
S3、所述MCU芯片打开所述嵌入式控制主板的电源正常信号，此时所述嵌入式控制主板启动，并启动操作系统和服务程序，所述MCU芯片通过服务程序API函数查询并监控所述嵌入式控制主板的电压、电流、温度；
S4、所述嵌入式控制主板的服务程序通过RS232通讯协议发送正常启动状态信息给所述MCU芯片；
S5、所述MCU芯片接收到启动正常信息后，通过以太网络协议转换芯片，将启动正常信息发送给所述以太网接口模块上的远程监控设备。
6.根据权利要求5所述的远程开关机模块应用方法，其特征在于，所述远程开关机模块的关机流程为：
S1、远程监控设备通过以太网接口模块发送关机指令，通过以太网络协议转换芯片转换为SPI通讯协议，发送给MCU芯片芯片；
S2、所述MCU芯片接收到关机指令后，通过RS232通讯协议发送关机指令到所述嵌入式控制主板的服务程序控制操作系统关机；
S3、所述MCU芯片接收到服务程序关机完成指令后，延时2分钟，保证操作系统能够正常关闭，同时确认服务程序无心跳信息后，操作系统层面的关机完成；
S4、所述MCU芯片关闭所述嵌入式控制主板的使能信号，通过多通道可控电源芯片给所述嵌入式控制主板下电；
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