CN112462661B - 工业数据采集控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种工业数据采集控制器及其控制方法，当工业数据采集控制器内的处理器确定与5G通信模块连接后，配置5G通信模块中的ECM，并通过控制ECM进而与目标设备建立5G通信连接关系，在这个过程中，仅配置了5G通信模块的通信功能，避免其他无效步骤引入，并使用了较为简洁的配置步骤，特别适用于工业现场的工业数据采集控制器使用，使得工业数据采集控制器在对5G通信模块配置时具有较小的通信延迟，提高了工业数据采集控制器的工作效率。

Description

工业数据采集控制器及其控制方法

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种工业数据采集控制器及其控制方法。

背景技术

工业数据采集控制器是一种应用于工业现场，能够连接多个工业设备，并实现对工业设备的数据进行采集，以及实现对工业设备进行控制的装置。其中，工业数据采集控制器可以获取工业设备的状态信息、所采集的数据等，并发送给工作人员使用的手机、电脑等电子设备，由工作人员进行查看，工作人员还可以通过电子设备向工业数据采集控制器发送控制命令，使得工业数据采集控制器控制工业设备执行相应的命令。

随着通信技术的不断发展，在一些技术中，工业数据采集控制器可以通过无线通信模块接入互联网，使得工作人员在使用电子设备控制工业数据采集控制器时，可以不实际到达工业现场，而是通过互联网将控制命令发送给工业现场的工业数据采集控制器，实现远程控制。

采用现有技术，由于工业数据采集控制器中的无线通信模块是独立设置，需要处理器对无线通信模块进行控制，而处理器在驱动无线通信模块时的步骤较为繁琐，会给工业现场的通信带来延迟，极大地影响了工业数据采集以及控制器的工作效率。

发明内容

本申请提供一种工业数据采集控制器及其控制方法，当工业数据采集控制器内的处理器确定与5G通信模块连接后，配置5G通信模块中的ECM，并通过控制ECM进而与目标设备建立5G通信连接关系，在这个过程中，仅通过驱动为5G通信模块配置了唯一可使用的5G通信功能，避免其他无效驱动步骤引入，并使用了较为简洁的驱动步骤，特别适用于工业现场的工业数据采集控制器使用，使得工业数据采集控制器在对5G通信模块驱动时具有较小的通信延迟，提高了工业数据采集控制器的工作效率。

本申请第一方面提供一种工业数据采集控制器的控制方法，应用于工业数据采集控制器，所述工业数据采集控制器包括：所述工业数据采集控制器包括：包括处理器、接口以及5G通信器，所述接口和所述5G通信器均与所述处理器通信连接；所述接口包括多个不同类型的控制接口，所述控制接口用于连接工业现场中的数据采集设备；所述处理器包括第一微处理器与配置电路，所述配置电路与所述第一微处理器连接；所述5G通信器用于接收服务器发送的数据，或者用于向服务器发送数据；所述5G通信器包括5G通信组件；所述5G通信组件通过串行通信接口或通用串行总线与所述处理器连接；所述5G通信组件用于对所述5G通信组件与所述处理器之间的电平信号进行转换；所述第一微处理器包括程序存储器，所述程序存储器用于存储所述处理器对应的控制程序；所述配置电路包括信号电平转换电路与电气接插件，所述第一微处理器和所述电气接插件均与所述信号电平转换电路连接；所述控制接口包括控制器局域网络接口、串行通信接口和以太网接口；所述工业数据采集控制器还包括电源组件；接口包括第二微处理器与通用接口，其中，第二微处理器通过所述通用接口与处理器连接；

所述控制方法包括：所述处理器确定通过通用串行总线USB连接线与所述5G通信模块连接；所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM；所述处理器控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系；其中，所述5G通信连接关系用于所述处理器与所述目标设备之间传输数据。

在本申请第一方面一实施例中，所述处理器确定所连接的所述5G通信模块，包括：所述处理器通过USB枚举，确定与所述5G通信模块连接；所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM，包括：所述处理器通过调用所述5G通信模块提供的CDC，在所述5G通信模块中配置所述ECM；所述处理器控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系，包括：所述处理器控制所述ECM与所述目标设备进行TCP三次握手；所述处理器使用所述目标设备的连接信息，建立与所述目标设备的5G通信连接关系。

在本申请第一方面一实施例中，所述处理器确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接，包括：当所述5G通信模块与所述处理器通过USB连接线连接，所述处理器确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接；或者，当所述处理器上电工作后，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接；或者，当所述处理器接收到配置指令，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接。

在本申请第一方面一实施例中，所述目标设备包括：所述工业数据采集控制器的供应商提供的服务器；使用所述目标设备的连接信息，建立与所述目标设备的5G通信连接关系之前，还包括：所述处理器从存储空间中获取所述服务器的连接信息，所述连接信息包括所述服务器的互联网协议IP地址和/或媒体存取控制位MAC地址。

所述方法还包括：所述处理器接收所述服务器的连接信息，并将所述连接信息存入所述存储空间。

在本申请第一方面一实施例中，还包括：所述处理器通过集成开发环境IDE，获取所述5G通信模块的驱动程序；其中，当所述处理器运行所述驱动程序时，所述处理器用于确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接、配置所述5G通信模块中的所述ECM，以及控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系；所述处理器运行所述驱动程序。

在本申请第一方面一实施例中，所述处理器确定通过通用串行总线USB连接线与所述5G通信模块连接，包括：所述处理器通过所述USB连接线，确定所连接的5G通信模块的标识信息；当所述5G通信模块的标识信息与预设的标识信息相同，所述处理器确定与所述5G通信模块连接。

在本申请第一方面一实施例中，所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM之前，还包括：所述处理器将存储的CDC发送至所述5G通信模块。

在本申请第一方面一实施例中，所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM之前，还包括：所述处理器通过所述USB连接线，接收所述5G通信模块发送的CDC信息；其中，所述CDC信息用于所述处理器配置所述5G通信模块中的ECM；或者，所述处理器根据映射关系，确定与所述5G通信模块的标识信息对应的CDC信息。

在本申请第一方面一实施例中，所述处理器控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系之后，若所述处理器无法通过所述5G通信模块进行通信，所述方法还包括：所述处理器重新执行所述控制方法；或者，所述处理器发出提示信息；或者，所述处理器通过控制所述5G通信模块的供电电源，对所述5G通信模块进行重启处理。

本申请第二方面提供一种工业数据采集控制器，包括：处理器、接口以及5G通信器，所述接口和所述5G通信器均与所述处理器通信连接；所述接口包括多个不同类型的控制接口，所述控制接口用于连接工业现场中的数据采集设备；所述处理器包括第一微处理器与配置电路，所述配置电路与所述第一微处理器连接；所述5G通信器用于接收服务器发送的数据，或者用于向服务器发送数据；所述5G通信器包括5G通信组件；所述5G通信组件通过串行通信接口或通用串行总线与所述处理器连接；所述5G通信组件用于对所述5G通信组件与所述处理器之间的电平信号进行转换；所述第一微处理器包括程序存储器，所述程序存储器用于存储所述处理器对应的控制程序；所述配置电路包括信号电平转换电路与电气接插件，所述第一微处理器和所述电气接插件均与所述信号电平转换电路连接；所述控制接口包括控制器局域网络接口、串行通信接口和以太网接口；所述工业数据采集控制器还包括电源组件；接口包括第二微处理器与通用接口，其中，第二微处理器通过所述通用接口与处理器连接；所述处理器可用于执行本申请第一方面任一项所述的工业数据采集控制器的控制方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的工业数据采集控制器一实施例的结构示意图；

图2为本申请提供的工业数据采集控制器应用场景的示意图；

图3为本申请提供的工业数据采集控制器的控制方法一实施例的流程示意图；

图4为本申请提供的另一种工业数据采集控制器的结构示意图；

图5为本申请提供的5G通信模块的结构示意图；

图6为本申请提供的工业数据采集控制器的开发环境示意图；

图7为本申请实施例中提供的一种工业数据采集控制器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本申请提供的工业数据采集控制器一实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的工业数据采集控制器11中包括：处理器111、5G通信器112和多个接口113。

其中，在图1中以绘制出工业数据采集控制器11中包括N个接口113作为示例，所述接口113可用于通过有线连接线的方式，与工业现场的设备连接，例如接口113可用于连接可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、工控机，或者连接其他工业数据采集控制器等，并且本实施例中对于接口113的具体的实现方式，以及所连接的设备不做限定。示例性地，所述工业数据采集控制器11中的多个接口113可以包括以下的一种或多种接口：控制局域网络(Controller Area Network，简称：CAN)接口、串行数据通信标准RS-232接口、串行数据通信标准RS485接口、以太网(EtherNet)接口、通用串行总线(Universal Serial Bus，简称：USB)接口等。

本实施例中处理器111作为工业数据采集控制器11的核心部件，用于执行数据处理的功能，例如，当处理器111可以通过接口113，向接口113所连接的设备发送控制命令，或者，接口113所连接的设备还可以通过接口113向处理器111发送状态数据等。在一种可能的实现方式中，处理器111可以是独立设置的中央处理器(Central Processing Unit，简称：CPU)、微控制单元(Microcontroller Unit，简称：MCU)、集成电路(Integrated Circuit，简称：IC)芯片或者系统级芯片(System on Chip，简称：SoC)等，或者，为了便于与不同的接口113连接，所述处理器111还可以理解为由多个实体IC所组成的集合，其中的主控IC可用于生成控制命令等，并将控制命令发送给功能IC，由功能IC转换为接口113对应的数据格式后，再通过接口113发送给该接口113所连接的设备。特别地，本实施例中提供的工业数据采集控制器11中设置有5G通信器112，使得工业数据采集控制器11可以通过5G通信器112，以5G无线通信方式与其他设备基于5G通信系统进行通信。例如，当工业数据采集控制器11内设置5G通信器112后，处理器111可以将待发送的数据发给5G通信器112，由5G通信器112通过5G通信方式发出；或者，5G通信器112可以通过5G通信方式接收到数据后，将接收到的数据发给处理器111进行后续处理等，从而基于5G通信器112，提高工业数据采集控制器11的数据传输速度，并提高了所传输数据的安全性能。在一种可能的实现方式中，所述5G通信器112可以具体通过硬件的5G芯片实现，或者，还可以在处理器111内通过软件编程形式实现。进一步地，图2为本申请提供的工业数据采集控制器应用场景的示意图，如图2所示，工业数据采集控制器11可以具体通过其N个接口113连接N个设备114，并且工业数据采集控制器11还可以通过其5G通信器112接入5G通信网络21，再通过5G通信网络21接入互联网31后，进而与设置在互联网31内的服务器311建立通信连接。同时，用户51也可以通过电子设备41接入互联网31并与服务器311建立通信连接后，用户51可以通过电子设备41实现对工业数据采集控制器11的控制。

可以理解的是，在图2所示的场景中，工业数据采集控制器11以及多个设备114都可以设置在工业现场，而工业数据采集控制器11凭借其设置的5G通信器112，能够通过无线通信的方式接入互联网31，进而在用户51不实际到达工业现场的情况下，就可以通过互联网31实现对工业现场设置的工业数据采集控制器11进行控制。此外，需要说明的是，本实施例中对于用户51所使用的电子设备41的具体实现不做限定，例如，所述电子设备41可以是手机、平板电脑、笔记本电脑或者服务器等，电子设备41可以通过有线或者无线的方式接入互联网，并最终与互联网31内的服务器311连接。

示例性地，在如图2所示的场景中，设置在工业现场的工业数据采集控制器11可以连接温度传感器、湿度传感器以及摄像头等检测设备，这些检测设备可以将采集到的检测数据通过接口113发送给处理器111，并可以由处理器111进行协议转换、数据格式转换等处理后，处理器111将检测数据发送到5G通信模块112，通过5G通信模块112将检测数据发送到5G通信网络21，经由5G通信网络发送到互联网31中的服务器311，最终用户51可以通过电子设备41从服务器311获取并查看来自工业现场的检测设备所采集到的检测数据。又示例性地，用户51也可以通过电子设备41向服务器311发送控制命令，并由服务器311将控制命令通过5G通信网络21发送给工业数据采集控制器11的5G通信模块112，随后5G通信模块112将控制命令发送到处理器111进行处理，使得处理111通过接口113，控制所连接的设备114执行相应的控制命令。

如图1所示的工业数据采集控制器内的5G通信模块112都由一些集成厂商整体提供，由于5G通信模块112无法独立工作，需要凭借处理器111的驱动才能够使用，因此在现有的工业现场的应用中，工业数据采集控制器的供应商，通常在处理器111内安装例如Windows/Linux等操作系统，使得5G通信模块112所需的驱动都依赖于处理器111内安装的Windows/Linux等操作系统。其中，当5G通信模块112装入工业数据采集控制器11中，处理器111内的Windows/Linux操作系统检测到与5G通信模块112连接后，由Windows/Linux操作系统自带的驱动程序，对5G通信模块112进行启动、初始化等驱动操作后，使得5G通信模块112能够被处理器111使用，通俗地说所谓的驱动，是指让5G通信模块112“用起来”或者“跑起来”，进而使得工业数据采集控制器11通过装入的5G通信模块112实现5G通信功能。

但是，在现有技术中处理器111所使用的Windows/Linux等操作系统不仅自身体积较为庞大、占用的计算资源较多、响应外部请求的速度较慢，而且这些系统通常为了满足多种功能，在对5G通信模块112进行配置时还同时引入了实现其他相关功能的参数或功能，经过观察，由Windows/Linux等操作系统对5G通信模块112进行驱动时，不仅等待的时间较长，可能长达数分钟，而且在驱动成功后操作系统在5G通信模块112上还配置了其他相关的通信功能，使得5G通信模块112在没有传输工业设备相关的数据时，还在传输其他数据，这种缺乏效率和精度的驱动方式并不能适用于工业现场。

综上，在现有技术中，当工业数据采集控制器内设置5G通信模块时，仍缺乏一个用于驱动该5G通信模块的工业用标准，如果使用Windows/Linux等操作系统对5G通信模块进行驱动时，操作系统自身的计算量以及较为繁琐的驱动步骤会造成驱动时间较长，给工业数据采集控制器的后续数据传输带来一定的延迟，这种在家用生活场景中可被允许的延迟在工业现场则会导致严重的后果甚至事故，同时，Windows/Linux等操作系统还会配置5G通信模块进行除了工业设备相关数据的其他功能，极大地影响了工业数据采集控制器本身的正常工作，进而降低了工业数据采集控制器的工作效率。

因此，本申请提供一种工业数据采集控制器、以及一种工业数据采集控制器的控制方法，通过提出一种可应用于工业数据采集控制器中，对5G通信模块进行驱动的工业用标准，以解决现有技术中，工业现场的工业数据采集控制器对5G通信模块进行驱动较为繁琐、计算量较大、延迟较长的技术问题，最终实现提高工业数据采集控制器工作效率的技术效果。

下面以具体地实施例对本申请提供的工业数据采集控制器的控制方法进行详细说明。下面的各实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图3为本申请提供的工业数据采集控制器的控制方法一实施例的流程示意图，如图3所示的控制方法可应用于如图1所示的工业数据采集控制器11中，由处理器111作为执行主体。具体地，本实施例提供的工业数据采集控制器的控制方法包括：

S101：处理器确定通过USB连接线与5G通信模块连接。

其中，本实施例提供的工业数据采集控制器中的处理器和5G通信模块可以通过USB连接线连接，则在S101之前，处理器可以对是否通过USB连接线与5G通信模块连接进行检测，当用户通过USB连接线将处理器与5G通信模块连接，随后在S101中处理器可以检测到并确定通过USB连接线与5G通信模块连接。可以理解的是，本实施例中以处理器与5G通信模块之间通过USB连接线连接作为示例，处理器与5G通信模块之间还可以通过其他形式的连接线连接，不做限定。

在一些实施例中，处理器具体可以通过USB连接线，以USB枚举的方式，查询是否与5G通信模块连接。可选地，处理器可以通过USB枚举的方式确定USB连接线所连接的设备的标识信息(型号、硬件地址等)，则处理器可以提前存储预设的5G通信模块的标识信息(型号、硬件地址等)，并在通过USB枚举确定的标识信息与预设的5G通信模块的标识信息相同之后，确定与5G通信模块连接。若处理器通过USB枚举确定的标识信息与预设的5G通信模块的标识信息不同，如果继续使用该5G通信模块进行后续通信可能存在风险(5G通信模块可能已经被篡改或者盗用)，则处理器可以在S101中确定未与预设的5G通信模块连接，不进行后续步骤，来确保后续通信的安全。

在另一些实施例中，图4为本申请提供的另一种工业数据采集控制器的结构示意图，其中，如图4所示的工业数据采集控制器11在如图1所示的基础上还包括：电源模块115，所述电源模块115可以具体是电源IC，当电源模块115通过插头连接市电交流电后，可以将交流电分别转换为处理器111以及5G通信模块112所需的直流电，从而为处理器111和5G通信模块112供电。则当处理器111与5G通信模块112保持连接，并当电源模块115通过插头连接市电交流电，开始为处理器111供电，使得处理器111上电工作后在S101中确定与5G通信模块112连接。

在又一些实施例中，如图1所示的工业数据采集控制器11中的处理器111还可以连接工作人员使用的手机、电脑等电子设备，并在接收到工作人员使用电子设备发送的配置指令后，开始对是否通过USB连接线与5G通信模块连接进行检测。本申请对电子设备与处理器的连接关系不做限定。

S102：处理器配置5G通信模块中的通信模型ECM。

随后，当处理器通过S101确定与5G通信模块连接之后，进一步通过通讯设备类协议(Communication Devices Class Specification，简称：CDC)配置5G通信模块中的以太网控制模型(Ethernet Networking Control Model，简称：ECM)功能。例如，图5为本申请提供的5G通信模块的结构示意图，其中，5G通信模块中在出厂时集成有CDC，所述CDC可用于将USB虚拟成不同的通讯接口，例如CDC可用于实现5G通信模块的ECM功能，从而在5G通信模块中虚拟实现一个标准的以太网接口，并且ECM还可用于配置与控制虚拟以太网接口。

可选地，在一些具体的实现方式中，若5G通信模块中没有存储CDC，则处理器可以提前存储5G通信模块所需的CDC，并在配置5G通信模块中的ECM之前，将存储的CDC发送至5G通信模块。

可选地，在另一些具体的实现方式中，在S101处理器与5G通信模块通过USB连接线连接后，5G通信模块即可将其CDC信息发送给处理，使得处理器在接收到5G通信模块的CDC信息后，可以在S102中根据所接收到的CDC信息，配置5G通信模块中的ECM。

可选地，在另又一些具体的实现方式中，在S101处理器与5G通信模块通过USB连接线连接后，可以获得5G通信模块的标识信息，则处理器可以根据5G模块的标识信息，确定与该5G通信模块的标识信息对应的CDC信息，进而可以在S102中根据所确定的与5G通信模块对应的CDC信息，配置5G通信模块中的ECM。其中，映射关系可以是提前存储在处理器中的，本实施例允许不同的5G通信模块可以使用不同的CDC，并且处理器可以在确定5G通信模块的标识信息后，即可采用与该5G通信模块对应的CDC配置ECM，从而提高了方案的适用范围。使得不同的5G通信模块，即使其安装了不同的CDC，也可以由处理器确定其CDC，进而可以被处理器进行驱动，不需要为每个5G通信模块单独设置驱动程序，使用一种普遍性的驱动程序即可实现。

S103：处理器控制ECM建立与目标设备的5G通信连接关系；其中，5G通信连接关系用于处理器与目标设备之间传输数据。

随后，在S103中，处理器可以通过控制在S102中5G通信模块中所配置的ECM，与目标设备进行传输控制协议(Transmission Control Protocol，简称：TCP)三次握手后，使用目标设备的连接信息，建立与目标设备的5G通信连接关系。所述连接信息包括所述目标设备的互联网协议地址(Internet Protocol Address，简称：IP地址)和/或媒体存取控制位地(Media Access Control Address，简称：MAC地址)等，所述连接信息可用于确定目标设备的地址。在S103中，对于处理器与服务器之间所进行的TCP三次握手的具体信息等可以直接使用现有技术，TCP三次握手的方式及原理可参照现有技术的实现，不再赘述，此处与现有技术不同的是进行TCP三次握手的执行主体是工业数据采集控制器中处理器与设置在互联网的服务器。

可选地，所述目标设备可以是工业数据采集控制器的供应商提供的服务器。例如，在如图2所示的应用场景中，所述目标设备可以是服务器311。则在S103中，处理器将控制5G通信模块中的ECM，通过5G通信网络与互联网31内所设置的服务器311建立5G通信连接关系，使得后续处理器可以通过所建立的5G通信连接关系，与服务器之间传输数据。

可选地，处理器控制ECM建立与目标设备的5G通信连接关系时，所使用的目标设备的地址信息可以提前存储在处理器的存储空间内，例如，供应商在工业数据采集控制器出厂时，可以提前将服务器的地址信息存入处理器的存储空间，或者工业数据采集控制器内处理器可以读取的其他存储空间中。又可选地，目标设备的地址信息可以是工业数据采集控制器的用户输入、或者用户使用电子设备发送的，则处理器在接收到来自用户的服务器的地址信息后，可以将地址信息存入存储空间中。

最终，经过S103之后，处理器通过5G通信模块所配置的ECM，实现了处理器与目标设备的5G通信连接关系。当应用于如图2所示的场景中时，工业数据采集控制器11的处理器111，可以通过5G通信模块112接入5G通信网络21，进而实现处理器111与服务器311的5G通信连接关系。在此之后，处理器111和服务器311之间将保持5G通信连接关系，使得处理器111可以接收工业现场的设备114的检测数据后，通过5G通信连接关系发送到服务器311；服务器311也可以将控制命令通过5G通信连接关系发送到处理器111进行处理。

可选地，若经过S103之后，处理器无法通过所述5G通信模块进行通信，则处理器可以重新执行S101-S103的控制方法；或者，处理器还可以发出提示信息，所述提示信息可以是处理器通过接口连接的设备发出，例如，处理器通过接口连接的电子设备发出声音、图像等提示信息，向用户提示对5G通信模块的驱动未能成功；或者，所述处理器还可以通过控制所述5G通信模块的供电电源，例如控制电源模块115，对所述5G通信模块进行断电并重新上电，使得5G通信模块实现重启的处理。

综上，本实施例提供的工业数据采集控制器的控制方法中，当工业数据采集控制器内的处理器确定与5G通信模块连接后，配置5G通信模块中的ECM，并通过控制ECM进而与目标设备建立5G通信连接关系，在这个过程中，作为执行主体的处理器仅仅实现了对5G通信模块中通信功能的驱动，使得处理器通过5G通信模块能够与目标设备建立5G通信连接关系，以进行后续通信。

因此，在通过驱动为5G通信模块配置了唯一可使用的5G通信功能的情况下，能够避免处理器在驱动5G通信模块时引入其他无效驱动步骤甚至配置5G通信模块实现其他与通信无线的功能，与现有技术中Windows/Linux等操作系统使用的驱动方法相比，既使用了较为简洁的驱动步骤减少计算量，提高计算和响应速度，避免处理器引入所进行的无效的计算而带来通信延迟；又能够保证对5G通信模块进行驱动时的纯净程度，避免5G通信模块被引入执行的其他无效的功能而影响工业现场的工作效率。

故，本实施例提供的工业数据采集控制器的控制方法，特别适用于工业现场的工业数据采集控制器使用，能够作为工业现场对于5G通信模块进行驱动的工业标准，使工业数据采集控制器在对5G通信模块驱动时具有较小的通信延迟，提高工业数据采集控制器的工作效率，并且本实施例提供的方法由于步骤简单，易于实现，还具有较强的适用性，适合在工业现场进行推广。

进一步地，对于本申请前述实施例所提供的工业数据采集控制器的控制方法可以通过软件形式的驱动程序进行存储，则当作为执行主体的处理器在执行该驱动程序时，使得处理器能够执行前述控制方法。而所述驱动程序可以通过集成开发环境IDE进行开发实现。

例如，图6为本申请提供的工业数据采集控制器的开发环境示意图，其中，开发人员可以使用控制设备110与工业数据采集控制器11内的处理器111连接，本实施例对具体的连接关系不做限定，可以使用有线或者无线连接方式等实现。其中，控制设备110内设置有IDE1101，所述IDE1101不依赖于现有的Windows/Linux等操作系统，而是独立运行在控制设备110中，则开发人员可以在IDE1001内编程实现驱动程序后，将驱动程序写入处理器111中。则对于处理器111，可以从IDE1101中获取驱动程序后，即可运行驱动程序，使得处理器1111实现本申请前述实施例中的工业数据采集控制器的控制方法。

因此，本实施例提供的IDE由于实现的功能较为简单、其自身的数据量也较小，计算时时延更少，能够带来更高的开发效率，同时因其易于实现并具有较强的适用性，同样适合在工业现场进行推广。

在前述实施例中，对本申请实施例提供的工业数据采集控制器控制方法进行了介绍，而为了实现上述本申请实施例提供的工业数据采集控制器控制方法中的各功能，作为执行主体的工业数据采集控制器、服务器等，可以包括硬件结构和/或软件模块，以硬件结构、软件模块、或硬件结构加软件模块的形式来实现上述各功能。上述各功能中的某个功能以硬件结构、软件模块、还是硬件结构加软件模块的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。

并且需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，工业数据采集控制器的处理器可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上确定模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessing unit，CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，SOC)的形式实现。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(SSD))等。

可选的，本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如本申请前述任一实施例中由处理器所执行的工业数据采集控制器的控制方法。

本申请实施例还提供一种程序产品，所述程序产品包括计算机程序，所述计算机程序存储在存储介质中，至少一个处理器可以从所述存储介质读取所述计算机程序，所述至少一个处理器执行所述计算机程序时可实现如本申请前述任一实施例中由处理器所执行的工业数据采集控制器的控制方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，为了更好的理解本申请实施例中所描述的内容，下面结合图1、以及图7，对本申请提供的工业数据采集控制器的结构进行进一步的说明。其中，下述的工业数据采集控制器可以是本实施例任一实施例中的工业数据采集控制器。

参照图1，在本申请实施例中，上述数据采集控制器11包括处理器111、接口113以及5G通信器112，其中，接口113和5G通信器112均与处理器111通信连接。接口113包括多个不同类型的控制接口，用于连接工业现场中的数据采集设备。其中，不同类型的控制接口可以连接工业现场中不同类型或型号的数据采集设备，从而满足工业现场各种类型的数据采集设备的接入需求，不需要再配置转接接口。

处理器111包括第一微处理器与配置电路，配置电路与所述第一微处理器连接。其中，配置电路可以用于对处理器111对应的控制程序，即第一微处理器中的程序进行配置，使用户可以根据实际需求，灵活配置处理器的连接，使得数据采集控制器具有较优的可扩展性，应用领域更加广泛。

5G通信器112可以用于接收服务器发送的数据，或者用于向服务器发送数据。其中，上述控制接口可以通过有线连接线的方式，与工业现场的数据采集设备连接，例如控制接口可用于连接可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、工控机，或者连接其它工业数据采集控制器等，并且本实施例中对于上述控制接口的具体的实现方式，以及所连接的设备不做限定。

示例性地，数据采集控制器11中的多个不同类型的控制接口可以包括以下的一种或多种接口：控制局域网络(Controller Area Network，简称：CAN)接口、串行数据通信标准RS-232接口、串行数据通信标准RS485接口、以太网(EtherNet)接口、通用串行总线(Universal Serial Bus，简称：USB)接口等。

可以理解的是，上述接口113通过集成CAN通讯接口，可以方便与工业现场现有的多种数据采集设备互联，通过CAN通讯口，可利用CAN通讯的高速和多主多从的特点，构建快速和高效的分布式采集与控制系统。通过集成RS232/RS485接口，可以与现有大部分PLC、工控机及其它独立的数据采集设备建立低成本的分布式控制系统。通过EtherNet接口可构建基于互联网的应用。

具体地，本实施例中处理器111作为数据采集控制器11的核心部件，可以用于执行数据处理的功能，例如，处理器111可以向接口113发送控制命令，接口113在接收到控制命令后，通过其控制接口连接的数据采集设备进行工业现场的数据采集；或者，处理器111可以接收接口113发送的、由接口113连接的数据采集设备在工业现场采集的数据。其中，处理器111在接收到接口113发送的数据后，可以对接收到的数据进行处理后再发送至服务器，也可以将接收到的数据直接发送至服务器。

在一种可能的实现方式中，上述第一微处理器包括程序存储器、中央处理器、数字存储器、定时器/计数器及中断系统等部分。程序存储器用于存储处理器111对应的控制程序，在数据采集控制器上电后，处理器111将按照程序设计自动运行。可选的，上述第一微处理器可以采用STM32F407芯片，该芯片具有兼容能力高、速度快、接口丰富等优点。上述配置电路包括电气接插件及信号电平转换电路，用户可通过该配置电路完成数据采集控制器的系统参数设置、系统状态读取等功能。其中，上述电气接插件可以用于连接用户的电脑、手机等设备。

可选的，上述信号电平转换电路包含MAX3218芯片，该芯片的7、9管脚与第一微处理器的101、102管脚连接，该芯片的12、14管脚与电气接插件的管脚连接，对外部设备表现为串行通信接口(RS-232)的形式，方便用户对系统进行参数配置。

本实施例中提供的数据采集控制器11中设置有5G通信器112，使得数据采集控制器11可以通过5G通信器112，以无线通信方式与其它设备进行通信。在一种可行的实施方式中，上述5G通信器112为5G通信组件，例如，处理器111可以将待发送的数据发给5G通信组件，由5G通信组件通过5G通信方式发出；或者，5G通信组件可以通过5G通信方式接收到数据后，将接收到的数据发给处理器111进行后续处理等，从而基于5G通信组件，提高数据采集控制器11的数据传输速度，并提高了所传输数据的安全性能。另外，5G通信系统具有极低的时延，可以保证工业现场对实时监测和控制的要求；5G通信系统高可靠的网络质量，确保了数据采集控制系统对稳定性的应用要求；5G通信系统的大宽带则可以使数据采集控制系统实现高清3D视频，甚至AR的传输，在远程操控领域大幅提高了操作精度。在一种可能的实现方式中，上述5G通信组件可以具体通过5G芯片实现。在一种可能的实现方式中，上述5G通信组件可以通过串行通信接口(RS-232)或通用串行总线(USB)与处理器111连接。

在一种可能的实现方式中，接口113包括第二微处理器与通用接口，其中，第二微处理器通过上述通用接口与处理器111连接。

在一种可能的实现方式中，接口113还包括模拟信号采集单元与数据采集单元；其中，模拟采集单元包括模拟信号电平转换电路，该模拟信号电平转换电路与上述第二微处理器集成的数模转换电路和/或模数转换电路连接；数据采集单元包括数据信号电平转换电路，该数据信号电平转换电路与上述第二微处理器连接。其中，上述模拟采集单元可以利用一些数据采集设备采集模拟信号，例如利用麦克风采集声音信号等。上述数据采集模块可以利用一些数据采集设备采集数据信号，例如利用摄像头采集视频信号等。可选的，上述第二微处理器中包括STM32F407芯片。

可选的，上述通用接口包含一路输出电路和一路输入电路，输出电路中包括NC7SZ32M5X芯片与隔离电路，NC7SZ32M5X芯片用于提高输出信号的驱动能力，隔离电路用于将输出信号连接至电气接插件；输入电路包含ISO1211D芯片，用于电器隔离。

本申请所提供的数据采集控制器11，包括处理器111、接口113以及5G通信器112，其中，接口113包括多个不同类型的控制接口，可以用于连接工业现场中不同类型的数据采集设备，从而满足工业现场各种类型的数据采集设备的接入需求，不需要配置转接接口；处理器111包括第一微处理器与配置电路，配置电路可以用于对第一微处理器中的控制程序进行配置，即用户可以根据实际需求，灵活配置处理器111的功能，使得数据采集控制器11具有较优的可扩展性，应用领域更加广泛；另外，5G通信器112与服务器通信连接，可以将数据采集设备采集的数据通过无线网络上传至服务器，或者接收服务器发送的数据，使得数据采集控制器不受数据传输线缆的限制，使用方式更加灵活。

参照图7，图7为本申请实施例中提供的一种工业数据采集控制器的电路结构示意图。在图7中，处理器111采用STM32F407芯片作为第一微处理器，配置电路包括MAX3218芯片，该芯片的7、9管脚与STM32F407芯片的101、102管脚连接，该芯片的12、14管脚与电气接插件01连接。接口113采用STM32F407芯片作为第二微处理器，另外，接口113还包括TCAN332D芯片、THVD1419芯片以及MAX3218芯片。其中，TCAN332D芯片用于实现CAN总线电平转换功能，TCAN332D芯片的1、4管脚与第二微处理器的114、115管脚连接，6、7管脚连接TPD2E2U06芯片和电气接插件02，TPD2E2U06芯片用于防静电干扰。THVD1419芯片为RS-485接口的电平转换电路，THVD1419芯片的1、4管脚与第二微处理器的112、116管脚连接，6、7管脚连接至输出电气接插件03。MAX3218芯片为EtherNet接口的电平转换电路，MAX3218芯片的7、9管脚连接至第二微处理器的101、102管脚，12、14管脚连接至电气接插件04。接口113还包括通用接口1131，其中，接口113中STM32F407芯片通用接口1131与处理器111中的STM32F407芯片连接。5G通信器112包括SN74AVC4T245芯片与5G模组电路，SN74AVC4T245芯片用于5G模组电路与处理器111之间的电平转换。SN74AVC4T245芯片的4、5、6、7管脚与第一微处理器的97、127、96、132管脚连接，输出管脚10、11、12、13与5G模组连接。需要说明的是，图7中仅示出了各个芯片中的部分引脚，其它未示出的引脚的连接方式本申请实施例中不做限定。另外，图7中所列出的各个芯片之间的连接引脚并不仅仅只限于上述实施例中所例举的连接方式，在其它实施例中，也可以采用其它引脚进行替代。

此外，在本实施例提供的另一种数据采集控制器的结构中，上述数据采集控制器11还包括电源组件115(在图1中未示出)。在一种可行的实施方式中，电源组件115包含3.3V转换单元，5V转换单元、4.2V转换单元。其中，3.3V转换单元分别为处理器111和接口113的微处理器供电；5V、4.2V转换单元与5G通信器112连接。

在一种可行的实施方式中，电源组件115包含三片PTN78060W芯片，根据调节电阻阻值改变输出电压值。其中，电源组件115的输入电压可以采用12V，其中第一组PTN78060W芯片将输入12V电压转换为5V电压，然后由LT1963-3.3芯片将5V电压转换为3.3V电压后输出至第一微控制器和第二微控制器；另一组PTN78060W芯片将输入12V电压转换为6V电压，该组PTN78060W芯片与可调电阻连接，通过调节该可调电阻的阻值，可改变该组PTN78060W芯片的输出电压值，从而输出5V电压。第三组PTN78060W芯片将输入12V电压转换为5V，该组PTN78060W芯片同样与可调电阻连接，通过调节该可调电阻的阻值，可改变该组PTN78060W芯片的输出电压值，从而输出4.2V电压。

本申请实施例中，通过上述电源组件，可以输出不同的电压，从而可以满足上述数据采集控制器的输入电压需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种工业数据采集控制器的控制方法，其特征在于，应用于工业数据采集控制器；

所述工业数据采集控制器包括：所述工业数据采集控制器包括：包括处理器、接口以及5G通信器，所述接口和所述5G通信器均与所述处理器通信连接；所述接口包括多个不同类型的控制接口，所述控制接口用于连接工业现场中的数据采集设备；所述处理器包括第一微处理器与配置电路，所述配置电路与所述第一微处理器连接；所述5G通信器用于接收服务器发送的数据，或者用于向服务器发送数据；所述5G通信器包括5G通信组件；所述5G通信组件通过串行通信接口或通用串行总线与所述处理器连接；所述5G通信组件用于对所述5G通信组件与所述处理器之间的电平信号进行转换；所述第一微处理器包括程序存储器，所述程序存储器用于存储所述处理器对应的控制程序；所述配置电路包括信号电平转换电路与电气接插件，所述第一微处理器和所述电气接插件均与所述信号电平转换电路连接；所述控制接口包括控制器局域网络接口、串行通信接口和以太网接口；所述工业数据采集控制器还包括电源组件；接口包括第二微处理器与通用接口，其中，第二微处理器通过所述通用接口与处理器连接；

所述控制方法包括：

所述处理器确定通过通用串行总线USB连接线与所述5G通信模块连接；

所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM；

所述处理器控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系；其中，所述5G通信连接关系用于所述处理器与所述目标设备之间传输数据；

所述处理器确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接，包括：

所述处理器通过USB枚举，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接与所述5G通信模块连接；

所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM，包括：

所述处理器通过调用所述5G通信模块提供的CDC，在所述5G通信模块中配置所述ECM；

所述处理器控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系，包括：

所述处理器控制所述ECM与所述目标设备进行TCP三次握手；

所述处理器使用所述目标设备的连接信息，建立与所述目标设备的5G通信连接关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接，包括：

当所述处理器上电工作后，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接；或者，

当所述处理器接收到配置指令，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述目标设备包括：所述工业数据采集控制器的供应商提供的服务器；

使用所述目标设备的连接信息，建立与所述目标设备的5G通信连接关系之前，还包括：

所述处理器从存储空间中获取所述服务器的连接信息，所述连接信息包括所述服务器的互联网协议IP地址和/或媒体存取控制位MAC地址；

所述方法还包括：

所述处理器接收所述服务器的连接信息，并将所述连接信息存入所述存储空间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

所述处理器通过集成开发环境IDE，获取所述5G通信模块的驱动程序；其中，当所述处理器运行所述驱动程序时，所述处理器用于确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接、配置所述5G通信模块中的所述ECM，以及控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系；

所述处理器运行所述驱动程序。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理器通过USB枚举，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接，包括：

所述处理器通过所述USB枚举，确定USB连接线所连接的5G通信模块的标识信息；

当所述5G通信模块的标识信息与预设的标识信息相同，所述处理器确定USB连接线与所述5G通信模块连接。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM之前，还包括：

所述处理器将存储的CDC发送至所述5G通信模块。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述处理器配置所述5G通信模块中的通信模型ECM之前，还包括：

所述处理器通过所述USB连接线，接收所述5G通信模块发送的CDC信息；其中，所述CDC信息用于所述处理器配置所述5G通信模块中的ECM；

或者，所述处理器根据映射关系，确定与所述5G通信模块的标识信息对应的CDC信息。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理器控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系之后，若所述处理器无法通过所述5G通信模块进行通信，所述方法还包括：

所述处理器重新执行所述控制方法；

或者，所述处理器发出提示信息；

或者，所述处理器通过控制所述5G通信模块的供电电源，对所述5G通信模块进行重启处理。

9.一种工业数据采集控制器，其特征在于，包括：

处理器、接口以及5G通信器，所述接口和所述5G通信器均与所述处理器通信连接；所述接口包括多个不同类型的控制接口，所述控制接口用于连接工业现场中的数据采集设备；所述处理器包括第一微处理器与配置电路，所述配置电路与所述第一微处理器连接；所述5G通信器用于接收服务器发送的数据，或者用于向服务器发送数据；所述5G通信器包括5G通信组件；所述5G通信组件通过串行通信接口或通用串行总线与所述处理器连接；所述5G通信组件用于对所述5G通信组件与所述处理器之间的电平信号进行转换；所述第一微处理器包括程序存储器，所述程序存储器用于存储所述处理器对应的控制程序；所述配置电路包括信号电平转换电路与电气接插件，所述第一微处理器和所述电气接插件均与所述信号电平转换电路连接；所述控制接口包括控制器局域网络接口、串行通信接口和以太网接口；所述工业数据采集控制器还包括电源组件；接口包括第二微处理器与通用接口，其中，第二微处理器通过所述通用接口与处理器连接；

所述处理器用于，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接，配置所述5G通信模块中的通信模型ECM，控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系；其中，所述5G通信连接关系用于所述处理器与所述目标设备之间传输数据；

所述处理器在确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接时，具体用于：确定与所述5G通信模块通过USB连接线连接，确定通过USB连接线与所述5G通信模块连接；

所述处理器在配置所述5G通信模块中的通信模型ECM时，具体用于：通过调用所述5G通信模块提供的CDC，在所述5G通信模块中配置所述ECM；

所述处理器在控制所述ECM建立与目标设备的5G通信连接关系时，具体用于：控制所述ECM与所述目标设备进行TCP三次握手；使用所述目标设备的连接信息，建立与所述目标设备的5G通信连接关系。

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