CN116931462A - 一种基于国产主控芯片的现场站主控单元及控制方法 - Google Patents

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CN116931462A CN202210320771.3A CN202210320771A CN116931462A CN 116931462 A CN116931462 A CN 116931462A CN 202210320771 A CN202210320771 A CN 202210320771A CN 116931462 A CN116931462 A CN 116931462A
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王麟
李蕃
史晓清
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Abstract

本发明公开了一种基于国产主控芯片的现场站主控单元及控制方法，所述现场站主控单元，包括主控芯片模块、数字量模块、模拟量模块、通讯模块、存储模块、RTC时钟模块和电源模块，所述数字量模块、模拟量模块、通讯模块、存储模块、RTC时钟模块和电源模块分别与所述主控芯片模块电连接；所述的主控芯片模块包括GD32F407芯片、晶振电路和复位电路，所述GD32F407芯片分别与所述晶振电路和复位电路电连接。本发明针对这一问题，采用国产主控芯片研制现场站专用控制器，实现专用设备领域核心工控设备的完全自主化，从根本上保障专用设备试验和商用厂的安全稳定运行。

Description

一种基于国产主控芯片的现场站主控单元及控制方法
技术领域
本发明涉及工业现场主控装置技术领域，特别是涉及一种基于国产主控芯片的现场站主控单元及控制方法。
背景技术
监控系统作为专用设备的关键配套系统，负责整个试验或生产过程中的设备运行状态监测，工艺流程控制和应急处理，对检测精度和过程控制的安全性和稳定性都有着极高的要求。专用设备现场站作为监控系统的控制核心，用于关键参数数据传递，控制电磁阀开闭、电调阀开度、真空泵和循环水机开闭，以及压力、温度、流量、电源参数等工艺参数的采集。而PLC工控产品作为现场站的核心设备，其性能的优劣直接决定整个监控系统的稳定性和可靠性。现专用设备试验及商用厂主要使用的PLC工控产品包括西门子、罗克韦尔等国外品牌，以及浙大中控和和利时等国产品牌产品。国产PLC工控产品主要是仿造国外主流PLC，其嵌入式主控芯片仍然采用国外主流DSP、ARM和FPGA芯片，核心技术仍然不可控，有发生安全事故的可能性。
目前国际局势紧张，国外主流PLC工控产品及嵌入式主控芯片存在禁运的可能性，这将使得国内工控领域监控系统研制和维护受限，为此国家大力鼓励各行业实现自主化。在专用设备领域中，PLC工控产品主要实现数据存储分析、逻辑控制、数字量输入输出、模拟量采集、网络通信、数据加密、故障诊断和自动控制等功能。2014年，《国家集成电路产业发展推进刚要》将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度，推动了国内半导体产业的发展。目前部分国产嵌入式主控芯片性能已能达到国外同类产品平均水平，并成功应用在工业控制、消费电子、新兴IoT、边缘计算和人工智能等领域。因此，采用国产嵌入式主控芯片研制现场站专用控制器，实现上述各项功能，具备技术可行性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的工控领域监控系统研制和维护受限，而提供一种基于国产主控芯片的现场站主控单元。
本发明的另一目的，提供一种所述现场站主控单元的控制方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种基于国产主控芯片的现场站主控单元，包括主控芯片模块、数字量模块、模拟量模块、通讯模块、存储模块、RTC时钟模块和电源模块，所述数字量模块、模拟量模块、通讯模块、存储模块、RTC时钟模块和电源模块分别与所述主控芯片模块电连接；
所述的主控芯片模块包括GD32F407芯片、晶振电路和复位电路，所述GD32F407芯片分别与所述晶振电路和复位电路电连接。
在上述技术方案中，所述的数字量模块包括数字量输入采集电路和数字量输出驱动电路，所述数字量输入采集电路和数字量输出驱动电路分别与所述主控芯片模块电连接，所述的数字量输入采集电路包括光耦隔离芯片，将24V电压信号转成3.3V电压信号，所述的数字量输出驱动电路包括光耦隔离芯片构成，将3.3V转24V电路，所述数字量输出驱动电路通过CPLD芯片与所述GD32F407芯片电连接。
在上述技术方案中，所述模拟量模块包括精密电阻组成的电阻分压电路和AD822放大器组成的电压跟随电路。
在上述技术方案中，所述的通讯模块包括CAN通讯系统、RS485通讯系统和以太网通讯系统，所述CAN通讯系统、RS485通讯系统和以太网通讯系统分别与所述主控芯片模块电连接。
在上述技术方案中，所述CAN通讯系统采用TJA1050芯片作为CAN驱动器，所述RS485通讯系统采用SP3485芯片，所述以太网通讯系统采用W5500硬件协议栈芯片。
在上述技术方案中，所述的存储模块包括EEPROM存储模块、SD卡存储模块和FLASH存储模块，所述EEPROM存储模块、SD卡存储模块和FLASH存储模块分别与所述GD32F407芯片电连接。
在上述技术方案中，所述EEPROM存储模块采用CO2芯片，所述CO2芯片通过I2C总线和片选信号与所述GD32F407芯片进行数据交互；所述SD卡存储模块适配标准TF型存储卡，所述SD卡存储模块通过SPI总线与所述GD32F407芯片进行数据交互；所述FLASH存储模块为W25Q128芯片，所述FLASH存储模块通过SPI总线与所述GD32F407芯片进行数据交互，所述RS485通讯模块和SD卡存储模块通过跳线连接至所述GD32F407芯片，所述跳线的型号为usart_sd_select。
在上述技术方案中，所述RTC时钟模块包括时钟芯片和板载电池，所述板载电池与所述时钟芯片电连接，所述主控芯片模块通过I2C总线与所述时钟芯片电连接；
所述时钟芯片的8引脚作为IIC_SCL连接到所述GD32F407芯片的28引脚、7引脚作为IIC_SDA连接到所述GD32F407芯片的29引脚。
在上述技术方案中，所述的电源模块包括24V转5V芯片和5V转3.3V芯片，所述24V转5V芯片与所述5V转3.3V芯片电连接，所述5V转3.3V芯片与所述GD32F407芯片电连接。
在上述技术方案中，24V转5V芯片采用LM2576S_5.0芯片，5V转3.3V芯片包括5V转3.3V_1芯片和5V转3.3V_2芯片，所述5V转3.3V_1芯片和5V转3.3V_2芯片采用LM1117_3.3芯片，所述5V转3.3V_1芯片与所述以太网通讯电连接，所述5V转3.3V_2芯片与其他芯片电连接。
在上述技术方案中，所述CPLD芯片的2引脚作为ARMDO1_1连接至所述GD32F407芯片的10引脚3引脚作为ARMDO1_2连接至所述GD32F407芯片的11引脚、4引脚作为ARMDO1_3连接至所述GD32F407芯片的12引脚、5引脚作为ARMDO2_1连接至所述GD32F407芯片8的13引脚、6引脚作为ARMDO2_2连接至所述GD32F407芯片的14引脚、7引脚作为ARMDO2_3连接至所述GD32F407芯片的15引脚、8引脚作为ARMDO3_1连接至所述GD32F407芯片的18引脚、15引脚作为ARMDO3_2连接至所述GD32F407芯片的19引脚、16引脚作为ARMDO3_3连接至所述GD32F407芯片的20引脚、17引脚作为ARMDO4_1连接至所述GD32F407芯片的21引脚、18引脚作为ARMDO4_2连接至所述GD32F407芯片的22引脚、19引脚作为ARMDO4_3连接至所述GD32F407芯片的49引脚、20引脚作为ARMDO5_1连接至所述GD32F407芯片的56引脚、21引脚作为ARMDO5_2连接至所述GD32F407芯片的57引脚、26引脚作为ARMDO5_3连接至所述GD32F407芯片的87引脚、27引脚作为ARMDO6_1连接至所述GD32F407芯片的88引脚、28引脚作为ARMDO6_2连接至所述GD32F407芯片的89引脚、29引脚作为ARMDO6_3连接至所述GD32F407芯片的90引脚、30引脚作为ARMDO7_1连接至所述GD32F407芯片的91引脚、33引脚作为ARMDO7_2连接至所述GD32F407芯片的92引脚、34引脚作为ARMDO7_3连接至所述GD32F407芯片的93引脚、35引脚作为ARMDO8_1连接至所述GD32F407芯片的124引脚、36引脚作为ARMDO8_2连接至所述GD32F407芯片的125引脚、37引脚作为ARMDO8_3连接至所述GD32F407芯片的126引脚，所述DO的2引脚作为CPLDDO1连接到所述CPLD芯片的76引脚、4引脚作为CPLDDO2连接到所述CPLD芯片的77引脚、6引脚作为CPLDDO3连接到所述CPLD芯片的78引脚、8引脚作为CPLDDO4连接到所述CPLD芯片的81引脚；
DI的3引脚作为ARMDI1连接至所述GD32F407芯片8的141引脚。
在上述技术方案中，所述SP3485芯片的1引脚作为USART5_RX连接到所述GD32F407芯片的116引脚、4引脚作为USART5_TX连接到所述usart_sd_select的3引脚，所述跳线的2引脚作为US_SD_select连接至所述GD32F407芯片的113引脚；
所述TJA1050芯片的1引脚作为CAN1_TX连接到所述GD32F407芯片的140引脚、4引脚作为CAN1_RX连接到所述GD32F407芯片的139引脚；
所述W5500硬件协议栈芯片的32引脚作为SPI2_NSS连接到所述GD32F407芯片的73引脚、33引脚作为SPI2_SCK连接到所述GD32F407芯片的74引脚、35引脚作为SPI2_MOSI连接到所述GD32F407芯片的76引脚、34引脚作为SPI2_MISO连接到所述GD32F407芯片8的75引脚。
在上述技术方案中，所述FLASH存储模块的6引脚作为SPI1 SCK连接到所述GD32F407芯片的41引脚、5引脚作为SPI1_MOSI连接到所述GD32F407芯片的43引脚、2引脚作为SPI1_MISO连接到所述GD32F407芯片的42引脚；
所述EEPROM存储模块的6引脚作为IIC_SCL连接到所述GD32F407芯片的28引脚、5引脚作为IIC_SDA连接到所述GD32F407芯片的29引脚；
所述SD卡存储模块的5引脚作为SPI3_SCK连接到所述GD32F407芯片的133引脚、7引脚作为SPI3_MISO连接到所述GD32F407芯片的134引脚、2引脚作为SPI3_MOSI连接到所述跳线的1引脚。
本发明的另一方面，提供一种基于所述的现场站主控单元的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，首先现场站主控单元进行初始化，配置各IO模块，定时器及串口通讯；
步骤S2，利用CAN总线及RS_422总线获取现场设备的数据；
步骤S3，利用现场站主控单元自身的DI、AI采集通道进行参数采集；
步骤S4，若触发任意一类报警，则进入步骤5，若没有报警产生，则进入步骤7；
步骤S5，通过以太网发布报警信息；
步骤S6，快速记录专用设备现场数据；
步骤S7，按照预先设定的自动控制策略，经CPLD芯片进行DO控制；
步骤S8，通过以太网发送经通讯归集和现场站主控单元自身采集的数据到上位机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明所提供了一种可以应用于专用设备现场的基于GD32F407的现场站主控单元，实现了参数采集、数据传输、逻辑控制、故障检测及报警等功能。并且基于CPLD设计了DO驱动模块(数字量输出)，提高了专用控制器的抗干扰能力和可靠性。
2.本申请的现场站主控单元可灵活配置的自动控制功能，便于现场快速配置控制策略。同时具有故障检测机制，提供短时故障数据记录和多种故障报警功能。经实验室测试，该现场站主控单元具备较好的可靠性和适用性，能够满足专用设备现场的实际需求。
3.本发明采用国产主控芯片研制现场站专用控制器，实现专用设备领域核心工控设备的完全自主化，从根本上保障专用设备试验和商用厂的安全稳定运行。
附图说明
图1为现场站主控单元总体结构示意图。
图2为主控芯片模块示意图。
图3为数字量模块示意图。
图4为模拟量模块示意图。
图5为通讯模块示意图。
图6为存储模块示意图。
图7为RTC时钟模块示意图。
图8为电源模块示意图。
图9为现场站主控单元主程序流程图。
图10为GD32F407芯片8和RTC模块电路图。
图11为CPLD电路图。
图12为DO电路图。
图13为DI电路图。
图14为TJA1050芯片电路图。
图15为SP3485芯片电路图。
图16为跳线电路图。
图17为W5500硬件协议栈芯片电路图。
图18为储存模块电路图。
图19为电源模块芯片电路图。
图中：1-主控芯片模块，2-数字量模块，3-模拟量模块，4-通讯模块，5-存储模块，6-RTC时钟模块，7-电源模块，8-GD32F407芯片，9-晶振电路，10-复位电路，11-光耦隔离芯片，12-电压跟随电路，13-CAN通讯系统，14-RS485通讯系统，15-以太网通讯系统，16-EEPROM存储模块，17-SD卡存储模块，18-FLASH存储模块，19-时钟芯片，20-板载电池，21-24V转5V芯片，22-5V转3.3V_1芯片，23-5V转3.3V_2芯片。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。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1
一种基于国产主控芯片的现场站主控单元，如图1-2所示，包括主控芯片模块1以及分别与所述主控芯片模块1电连接的数字量模块2、模拟量模块3、通讯模块4、存储模块5、RTC时钟模块6和电源模块7，可实现参数采集、数据传输、逻辑控制、故障检测及报警等功能；
所述的主控芯片模块1为基于国产芯片GD32F407的基础系统，主控芯片模块1主要包括GD32F407芯片8以及分别与所述GD32F407芯片8电连接的8M和32M晶振电路9、复位电路10以及其他必要的配套电阻电容，所述GD32F407芯片8分别与所述晶振电路9和复位电路10电连接，以用来实现主控单元的核心功能。
如图3所示，所述的数字量模块2包括数字量输入采集电路(DI)和数字量输出驱动电路(DO)，所述数字量输入采集电路和数字量输出驱动电路分别与所述主控芯片模块1电连接，具体的，所述数字量输出驱动电路通过CPLD芯片与所述主控芯片模块1电连接，所述的数字量输入采集电路包括光耦隔离芯片11构成的24V转3.3V电路，所述的数字量输出驱动电路是由光耦隔离芯片11构成的3.3V转24V电路。具体的，数字量输入模块包括光耦隔离芯片11EL817C，将24V电压转换成所述GD32F407芯片8可识别的3.3V电压信号。在数字量输出模块中，所述GD32F407芯片8输出的3.3V电压信号经光耦隔离芯片11EL817C转化成24V电压信号，进行输出。
如图4所示，所述模拟量模块3包括精密电组组成电阻分压电路和AD822放大器组成电压跟随电路12，从而实现0-33V电压信号的采集。
实施例2
如图5所示，所述的通讯模块4包括CAN通讯系统13，RS485通讯系统14和以太网通讯系统15。所述CAN通讯系统13采用TJA1050芯片作为CAN驱动器，所述CAN控制器为所述GD32F407芯片8自带，可直接连接到串行接口即可。所述RS485通讯模块4采用SP3485芯片。所述以太网通讯系统15采用W5500硬件协议栈芯片，该芯片自带硬件协议栈，通过SPI方式与所述GD32F407芯片8通讯实现数据交互。
如图6所示，所述的存储模块5包括EEPROM存储模块16、SD卡存储模块17和FLASH存储模块18，所述EEPROM存储模块16、SD卡存储模块17和FLASH存储模块18分别与所述GD32F407芯片8电连接，所述EEPROM存储模块16采用CO2芯片，通过I2C总线和片选信号与所述GD32F407芯片8进行数据交互。所述SD卡存储模块17可适配标准TF型存储卡，通过SPI总线与所述GD32F407芯片8进行数据交互。所述FLASH存储模块18采用W25Q128芯片，通过SPI总线与所述GD32F407芯片8进行数据交互。
如图7所示，所述RTC时钟模块6包括时钟芯片19和板载电池20，所述板载电池20与所述时钟芯片19电连接，所述主控芯片模块1通过I2C总线与时钟芯片19电连接，所述时钟芯片19采用DS3231MZ芯片，该芯片通过I2C总线与所述GD32F407芯片8进行数据交互，以提供时间和日期信息。所述时钟芯片19通过板载电池20进行供电。
如图8和19所示，所述的电源模块7包括24V转5V芯片21和5V转3.3V芯片，所述24V转5V芯片21与所述5V转3.3V芯片电连接。所述24V转5V芯片21采用LM2576S_5.0芯片，所述5V转3.3V芯片包括5V转3.3V_1芯片22和5V转3.3V_2芯片23，所述5V转3.3V_1芯片22和235V转3.3V_2芯片23均采用LM1117_3.3芯片，由于所述以太网通讯系统15通讯采用W5500硬件协议栈芯片，该芯片在工作时功耗较大。因此，采用所述5V转3.3V_1芯片22单独给所述以太网通讯系统15通讯供电，所述5V转3.3V_2芯片23与其他芯片电连接。
所述所述RS485通讯模块4和SD卡存储模块17通过跳线连接至所述GD32F407芯片8，所述跳线的型号为usart_sd_select。
实施例3
一种基于实施例1-2所述的现场站主控单元的控制方法，如图9所示，包括以下步骤：
步骤S1，首先现场站主控单元进行初始化，配置各IO模块、定时器及串口通讯；
步骤S2，利用CAN总线及RS_422总线获取现场设备的数据；
步骤S3，利用现场站主控单元自身的DI、AI采集通道进行参数采集；
步骤S4，若触发任意一类报警，则进入步骤S5，若没有报警产生，则进入步骤S7；
步骤S5，通过以太网发布报警信息；
步骤S6，快速记录专用设备现场数据；
步骤S7，按照预先设定的自动控制策略，经CPLD芯片进行DO控制；
步骤S8，通过以太网发送经通讯归集和现场站主控单元自身采集的数据到上位机。
实施例4
如图10-11所示，所述CPLD芯片的2引脚作为ARMDO1_1连接至所述GD32F407芯片8的10引脚3引脚作为ARMDO1_2连接至所述GD32F407芯片8的11引脚、4引脚作为ARMDO1_3连接至所述GD32F407芯片8的12引脚、5引脚作为ARMDO2_1连接至所述GD32F407芯片8的13引脚、6引脚作为ARMDO2_2连接至所述GD32F407芯片8的14引脚、7引脚作为ARMDO2_3连接至所述GD32F407芯片8的15引脚、8引脚作为ARMDO3_1连接至所述GD32F407芯片8的18引脚、15引脚作为ARMDO3_2连接至所述GD32F407芯片8的19引脚、16引脚作为ARMDO3_3连接至所述GD32F407芯片8的20引脚、17引脚作为ARMDO4_1连接至所述GD32F407芯片8的21引脚、18引脚作为ARMDO4_2连接至所述GD32F407芯片8的22引脚、19引脚作为ARMDO4_3连接至所述GD32F407芯片8的49引脚、20引脚作为ARMDO5_1连接至所述GD32F407芯片8的56引脚、21引脚作为ARMDO5_2连接至所述GD32F407芯片8的57引脚、26引脚作为ARMDO5_3连接至所述GD32F407芯片8的87引脚、27引脚作为ARMDO6_1连接至所述GD32F407芯片8的88引脚、28引脚作为ARMDO6_2连接至所述GD32F407芯片8的89引脚、29引脚作为ARMDO6_3连接至所述GD32F407芯片8的90引脚、30引脚作为ARMDO7_1连接至所述GD32F407芯片8的91引脚、33引脚作为ARMDO7_2连接至所述GD32F407芯片8的92引脚、34引脚作为ARMDO7_3连接至所述GD32F407芯片8的93引脚、35引脚作为ARMDO8_1连接至所述GD32F407芯片8的124引脚、36引脚作为ARMDO8_2连接至所述GD32F407芯片8的125引脚、37引脚作为ARMDO8_3连接至所述GD32F407芯片8的126引脚。如图12所示，所述DO的2引脚作为CPLDDO1连接到所述CPLD芯片的76引脚、4引脚作为CPLDDO2连接到所述CPLD芯片的77引脚、6引脚作为CPLDDO3连接到所述CPLD芯片的78引脚、8引脚作为CPLDDO4连接到所述CPLD芯片的81引脚。
如图13所示所述DI的3引脚作为ARMDI1连接至所述GD32F407芯片8的141引脚。
如图14所示，所述TJA1050芯片的1引脚作为CAN1_TX连接到所述GD32F407芯片8的140引脚、4引脚作为CAN1_RX连接到所述GD32F407芯片8的139引脚。
如图15-16所示，所述SP3485芯片的1引脚作为USART5_RX连接到所述GD32F407芯片8的116引脚、4引脚作为USART5_TX连接到所述usart_sd_select的3引脚，所述跳线的2引脚作为US_SD_select连接至所述GD32F407芯片8的113引脚。
如图17所示，所述W5500硬件协议栈芯片的32引脚作为SPI2_NSS连接到所述GD32F407芯片8的73引脚、33引脚作为SPI2_SCK连接到所述GD32F407芯片8的74引脚、35引脚作为SPI2_MOSI连接到所述GD32F407芯片8的76引脚、34引脚作为SPI2_MISO连接到所述GD32F407芯片8的75引脚。
如图18所示，所述FLASH存储模块18的6引脚作为SPI1 SCK连接到所述GD32F407芯片8的41引脚、5引脚作为SPI1_MOSI连接到所述GD32F407芯片8的43引脚、2引脚作为SPI1_MISO连接到所述GD32F407芯片8的42引脚。
所述EEPROM存储模块16的6引脚作为IIC_SCL连接到所述GD32F407芯片8的28引脚、5引脚作为IIC_SDA连接到所述GD32F407芯片8的29引脚。
所述SD卡存储模块17的5引脚作为SPI3_SCK连接到所述GD32F407芯片8的133引脚、7引脚作为SPI3_MISO连接到所述GD32F407芯片8的134引脚、2引脚作为SPI3_MOSI连接到所述跳线的1引脚。
如图10所示，所述时钟芯片19的8引脚作为IIC_SCL连接到所述GD32F407芯片8的28引脚、7引脚作为IIC_SDA连接到所述GD32F407芯片8的29引脚。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于国产主控芯片的现场站主控单元，其特征在于，包括主控芯片模块、数字量模块、模拟量模块、通讯模块、存储模块、RTC时钟模块和电源模块，所述数字量模块、模拟量模块、通讯模块、存储模块、RTC时钟模块和电源模块分别与所述主控芯片模块电连接；
所述的主控芯片模块包括GD32F407芯片、晶振电路和复位电路，所述GD32F407芯片分别与所述晶振电路和复位电路电连接。
2.如权利要求1所述的现场站主控单元，其特征在于，所述的数字量模块包括数字量输入采集电路和数字量输出驱动电路，所述数字量输入采集电路和数字量输出驱动电路分别与所述主控芯片模块电连接，所述的数字量输入采集电路包括光耦隔离芯片，将24V电压信号转成3.3V电压信号，所述的数字量输出驱动电路包括光耦隔离芯片构成，将3.3V转24V电路，所述数字量输出驱动电路通过CPLD芯片与所述GD32F407芯片电连接。
3.如权利要求1所述的现场站主控单元，其特征在于，所述模拟量模块包括精密电阻组成的电阻分压电路和AD822放大器组成的电压跟随电路。
4.如权利要求1所述的现场站主控单元，其特征在于，所述的通讯模块包括CAN通讯系统、RS485通讯系统和以太网通讯系统，所述CAN通讯系统、RS485通讯系统和以太网通讯系统分别与所述主控芯片模块电连接。
5.如权利要求4所述的现场站主控单元，其特征在于，所述CAN通讯系统采用TJA1050芯片作为CAN驱动器，所述RS485通讯系统采用SP3485芯片，所述以太网通讯系统采用W5500硬件协议栈芯片。
6.如权利要求5所述的现场站主控单元，其特征在于，所述的存储模块包括EEPROM存储模块、SD卡存储模块和FLASH存储模块，所述EEPROM存储模块、SD卡存储模块和FLASH存储模块分别与所述GD32F407芯片电连接。
7.如权利要求6所述的现场站主控单元，其特征在于，所述EEPROM存储模块采用CO2芯片，所述CO2芯片通过I2C总线和片选信号与所述GD32F407芯片进行数据交互；所述SD卡存储模块适配标准TF型存储卡，所述SD卡存储模块通过SPI总线与所述GD32F407芯片进行数据交互；所述FLASH存储模块为W25Q128芯片，所述FLASH存储模块通过SPI总线与所述GD32F407芯片进行数据交互，所述RS485通讯模块和SD卡存储模块通过跳线连接至所述GD32F407芯片，所述跳线的型号为usart_sd_select。
8.如权利要求1所述的现场站主控单元，其特征在于，所述RTC时钟模块包括时钟芯片和板载电池，所述板载电池与所述时钟芯片电连接，所述主控芯片模块通过I2C总线与所述时钟芯片电连接；
所述时钟芯片的8引脚作为IIC_SCL连接到所述GD32F407芯片的28引脚、7引脚作为IIC_SDA连接到所述GD32F407芯片的29引脚。
9.如权利要求5所述的现场站主控单元，其特征在于，所述的电源模块包括24V转5V芯片和5V转3.3V芯片，所述24V转5V芯片与所述5V转3.3V芯片电连接，所述5V转3.3V芯片与所述GD32F407芯片电连接。
10.如权利要求9所述的现场站主控单元，其特征在于，24V转5V芯片采用LM2576S_5.0芯片，5V转3.3V芯片包括5V转3.3V_1芯片和5V转3.3V_2芯片，所述5V转3.3V_1芯片和5V转3.3V_2芯片采用LM1117_3.3芯片，所述5V转3.3V_1芯片与所述以太网通讯电连接，所述5V转3.3V_2芯片与其他芯片电连接。
11.如权利要求2所述的现场站主控单元，其特征在于，所述CPLD芯片的2引脚作为ARMDO1_1连接至所述GD32F407芯片的10引脚3引脚作为ARMDO1_2连接至所述GD32F407芯片的11引脚、4引脚作为ARMDO1_3连接至所述GD32F407芯片的12引脚、5引脚作为ARMDO2_1连接至所述GD32F407芯片8的13引脚、6引脚作为ARMDO2_2连接至所述GD32F407芯片的14引脚、7引脚作为ARMDO2_3连接至所述GD32F407芯片的15引脚、8引脚作为ARMDO3_1连接至所述GD32F407芯片的18引脚、15引脚作为ARMDO3_2连接至所述GD32F407芯片的19引脚、16引脚作为ARMDO3_3连接至所述GD32F407芯片的20引脚、17引脚作为ARMDO4_1连接至所述GD32F407芯片的21引脚、18引脚作为ARMDO4_2连接至所述GD32F407芯片的22引脚、19引脚作为ARMDO4_3连接至所述GD32F407芯片的49引脚、20引脚作为ARMDO5_1连接至所述GD32F407芯片的56引脚、21引脚作为ARMDO5_2连接至所述GD32F407芯片的57引脚、26引脚作为ARMDO5_3连接至所述GD32F407芯片的87引脚、27引脚作为ARMDO6_1连接至所述GD32F407芯片的88引脚、28引脚作为ARMDO6_2连接至所述GD32F407芯片的89引脚、29引脚作为ARMDO6_3连接至所述GD32F407芯片的90引脚、30引脚作为ARMDO7_1连接至所述GD32F407芯片的91引脚、33引脚作为ARMDO7_2连接至所述GD32F407芯片的92引脚、34引脚作为ARMDO7_3连接至所述GD32F407芯片的93引脚、35引脚作为ARMDO8_1连接至所述GD32F407芯片的124引脚、36引脚作为ARMDO8_2连接至所述GD32F407芯片的125引脚、37引脚作为ARMDO8_3连接至所述GD32F407芯片的126引脚，所述DO的2引脚作为CPLDDO1连接到所述CPLD芯片的76引脚、4引脚作为CPLDDO2连接到所述CPLD芯片的77引脚、6引脚作为CPLDDO3连接到所述CPLD芯片的78引脚、8引脚作为CPLDDO4连接到所述CPLD芯片的81引脚；
DI的3引脚作为ARMDI1连接至所述GD32F407芯片8的141引脚。
12.如权利要求7所述的现场站主控单元，其特征在于，所述SP3485芯片的1引脚作为USART5_RX连接到所述GD32F407芯片的116引脚、4引脚作为USART5_TX连接到所述usart_sd_select的3引脚，所述跳线的2引脚作为US_SD_select连接至所述GD32F407芯片的113引脚；
所述TJA1050芯片的1引脚作为CAN1_TX连接到所述GD32F407芯片的140引脚、4引脚作为CAN1_RX连接到所述GD32F407芯片的139引脚；
所述W5500硬件协议栈芯片的32引脚作为SPI2_NSS连接到所述GD32F407芯片的73引脚、33引脚作为SPI2_SCK连接到所述GD32F407芯片的74引脚、35引脚作为SPI2_MOSI连接到所述GD32F407芯片的76引脚、34引脚作为SPI2_MISO连接到所述GD32F407芯片8的75引脚。
13.如权利要求7所述的现场站主控单元，其特征在于，所述FLASH存储模块的6引脚作为SPI1 SCK连接到所述GD32F407芯片的41引脚、5引脚作为SPI1_MOSI连接到所述GD32F407芯片的43引脚、2引脚作为SPI1_MISO连接到所述GD32F407芯片的42引脚；
所述EEPROM存储模块的6引脚作为IIC_SCL连接到所述GD32F407芯片的28引脚、5引脚作为IIC_SDA连接到所述GD32F407芯片的29引脚；
所述SD卡存储模块的5引脚作为SPI3_SCK连接到所述GD32F407芯片的133引脚、7引脚作为SPI3_MISO连接到所述GD32F407芯片的134引脚、2引脚作为SPI3_MOSI连接到所述跳线的1引脚。
14.一种基于权利要求1-13任意一项所述的现场站主控单元的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，首先现场站主控单元进行初始化，配置各IO模块，定时器及串口通讯；
步骤S2，利用CAN总线及RS_422总线获取现场设备的数据；
步骤S3，利用现场站主控单元自身的DI、AI采集通道进行参数采集；
步骤S4，若触发任意一类报警，则进入步骤5，若没有报警产生，则进入步骤7；
步骤S5，通过以太网发布报警信息；
步骤S6，快速记录专用设备现场数据；
步骤S7，按照预先设定的自动控制策略，经CPLD芯片进行DO控制；
步骤S8，通过以太网发送经通讯归集和现场站主控单元自身采集的数据到上位机。
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