CN202838664U - 一种基于stm32的多信号多通信协议数据采集设备 - Google Patents

一种基于stm32的多信号多通信协议数据采集设备 Download PDF

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CN202838664U CN 201220521369 CN201220521369U CN202838664U CN 202838664 U CN202838664 U CN 202838664U CN 201220521369 CN201220521369 CN 201220521369 CN 201220521369 U CN201220521369 U CN 201220521369U CN 202838664 U CN202838664 U CN 202838664U
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于继明
姚健东
胡勇
严筱永
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金陵科技学院
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Abstract

本实用新型公开了一种基于STM32的多信号多通信协议数据采集设备,包括:主控芯片STM32、数据采集模块、数据传输模块和数据本地存储模块,其中所述数据采集模块实时采集信号数据,然后通过模数转换接口传送至主控芯片STM32,STM32对采集到的信号数据进行分类处理,然后根据配置参数将信号数据通过数据传输模块中的一种或混合传输方式进行数据传输,并能通过数据本地存储模块将信号数据进行本地存储。本实用新型可完成多信号数据采集、多通信协议的数据传输和数据本地存储的功能,解决传统数据采集设备采集信号单一,通信方式单一的缺点。

Description

一种基于STM32的多信号多通信协议数据采集设备技术领域[0001] 本实用新型涉及一种多信号数据采集、多通信协议数据传输和数据本地存储的信 号采集设备。背景技术[0002] 首先,传统的数据采集设备往往只能采集固定的一种或几种信号数据,若要采集 多种信号数据时,需要集中多个这种单一设备组成复杂的设备系统,安装复杂,难以调试和 维护。其次,数据传输时大多采用有线传输或者单一无线传输方式,单一的无线传输方式易 受工作频段和无线电波的干扰,稳定性较差,容易造成数据传输的丢失和不准确。在某些特 定场合和特定时段,若无法进行无线传输,则会造成采集数据的长时间丢失。发明内容[0003] 针对上述问题,本实用新型提供一种可扩展、灵活、可靠、准确的多信号多通信协 议数据采集设备。[0004] 本实用新型所采用的技术方案是:一种基于STM32的多信号多通信协议数据采集 设备,包括:主控芯片STM32、数据采集模块、数据传输模块和数据本地存储模块,其中所述 数据采集模块实时采集信号数据,然后通过模数转换接口传送至主控芯片STM32,STM32对 采集到的信号数据进行分类处理,然后根据配置参数将信号数据通过数据传输模块中的一 种或混合传输方式进行数据传输,并能通过数据本地存储模块将信号数据进行本地存储。[0005] 所述数据采集模块,内置温湿度和光强采集电路,并预留IIC、SP1、并口和AD转换 接口。[0006] 所述数据传输模块,集成无线数传和有线数传两种传输方式,无线数传包括蓝牙 V2.1+EDR通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信,有线数传包括RS232串行通行、 USB2. O通信和嵌入式以太网通信。[0007] 所述数据本地存储模块,包括EEPROM存储和SD卡存储两种存储方式,设备的参数 信息存储在EEPROM中,通过修改EEPROM中的参数信息,可以灵活配置设备的工作方式;SD 卡存储主要用于存储采集到的信号数据。[0008] 设备包括主控芯片STM32、数据采集模块、数据传输模块、数据本地存储模块和相 关控制软件。[0009] 数据采集模块内置温湿度采集电路和光强采集电路,可以实时采集环境温湿度信 息和光强度信息,在此基础上,预留IIC,SPI,并口和AD转换等接口,要进行其它信号量采 集时,只要按照接口要求把传感器连接到相应的预留接口上,即可完成其它信号量的采集。[0010] 数据传输模块集成有线数传和无线数传两种功能,有线数传包括RS232串行通 信、USB2. O通信和嵌入式以太网通信。将主控芯片STM32的USART引脚通过MAX3232芯片转 换成RS232串行通信接口 ;将主控芯片STM32的SPIO引脚通过以太网控制器芯片ENC28J60 转换成嵌入式以太网接口 ;主控芯片STM32本身自带USB2. O通信接口。无线数传包括蓝牙V2. 1+EDR通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信。蓝牙V2. 1+EDR通信采用BCM2070 蓝牙芯片,ZigBee通信采用CC2430低功耗ZigBee芯片,WiFi通信采用EMW3180模块,GPRS/ GSM通信使用SM300芯片,上述无线数传均做成单一模块,直接插在主控板上,通过USART 接口与主控芯片STM32相连,即插即用,灵活方便。数据传输模块集成多种无线传输方式, 通过软件配置可以灵活选择其中的一种或几种无线通信方式,在无线通信无法传输时,可 以使用有线传输方式,提高设备的可靠性。[0011 ] 数据本地存储模块分为EEPROM存储和SD卡存储。EEPROM存储使用AT24LC04存 储芯片,通过IIC接口与主控芯片STM32连接,用于存储设备配置参数信息;SD卡与主控芯 片STM32的SPI接口进行连接,主要用于脱机存储采集到的数据信息,在数据无法传输时, 本地存储数据信息,防止数据丢失。[0012] 本实用新型的有益效果是,首先,由于在数据采集模块中预留多种接口方式,可以 方便连接多类型传感器,采集多种信号数据,灵活、方便,可扩展性好。其次,本设备采用多 种无线数传和有线数传相结合的数据传输方式,当其中一种或几种传输方式不可用时,可 以方便更换其它传输方式,当所有传输方式均不可用时,可以使用数据本地存储模块进行 数据脱机本地存储,防止数据丢失,提高设备的可靠性和稳定性。附图说明[0013] 图1是一种基于STM32的多信号多通信协议数据采集设备的模块示意图。[0014] 图2是设备电路板连接图。[0015] 附图标记:1-主控芯片STM32F107VCT6 ;2_电源电路;3_主控芯片最小系统电路; 4-温湿度传感器;5-温湿度传感器接口 ;6_光强传感器;7-光强传感器接口 ;8_其它传感 器;9-其它传感器接口 ; 10-SD卡;Il-SD卡接口 ;12-EEPR0M ;13-EEPR0M接口 ; 14-无线数 传模块群;15_无线数传模块群接口 ;16_嵌入式以太网模块;17_嵌入式以太网模块接口 ; 18-USB2. O通信模块;19_主控芯片USB接口 ;20_RS232通信模块;21_主控芯片USART接 □。具体实施方式[0016] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0017] 在图1中,系统包括如下四个部分:主控芯片STM32、数据采集模块、数据传输模 块、数据本地存储模块。其中数据传输模块又分为有线数传和无线数传两部分。[0018] 主控芯片使用意法半导体(ST)公司的STM32F107VCT6,该芯片完成数据的采集、 传输和存储等控制功能,是整个设备的核心器件。数据采集模块除了通过内置的温湿度和 光强传感器实时采集环境温湿度和光强数据之外,还预留多种接口方式,如IIC、SP1、并口 和AD转换等接口,方便连接其它类似的传感器,达到采集多种信号的目的。数据传输模块 集成有线数传和无线数传两种功能,有线数传包括RS232串口传输、USB2. O传输和嵌入式 以太网传输;无线数传包括蓝牙V2. 1+EDR传输、ZigBee传输、WiFi传输和GPRS/GSM通传 输。设备可以同时使用其中的一种或几种传输方式,灵活可靠。数据本地存储模块分为设 备配置参数的EEPROM存储和采集到的信号数据的本地SD卡存储,在无法进行数据传输的 情况下,可以进行数据本地存储,仿真数据丢失。[0019] 在图2中,参考设备电路板连接图,详细阐述设备的连接和工作原理。外部直流电源(9V-40V)通过电源电路2输入到设备电路板,电源电路2中将外部输入的直流电源转换成I路5V直流电源和3路3. 3V直流电源,5V直流电源供其它传感器8使用,3路3. 3V直流电源,I路供温湿度传感器4、光强传感器6和其它传感器8使用,I路供无线数传模块群 14使用,I路供设备上的其它电路使用,分为三路主要考虑电流功耗问题。[0020] 主控芯片STM32 I为设备的核心部件,负责设备的工作控制,并提供各类接口与设备中的各个模块互连。主控芯片STM32 I主要包括主控芯片最小系统电路3,分为晶振电路、复位电路、电源滤波电路和JTAG电路。下面详细阐述主控芯片STM32 I如何与设备上其它模块进行互连。[0021] 将GPIO接口 5与温湿度传感器4相连,通过GPIO接口 5的引脚时序编程获得温湿度信息数据,温湿度传感器4使用SHTlO作为温湿度感知芯片;[0022] 将光强传感器接口 7与光强传感器6相连,通过光强传感器接口 7的IIC总线接口获得光强信号数据,光强传感器6使用BH1750作为光强感知芯片;[0023] 将其它传感器接口 9与其它传感器8相连,根据其它传感器8中的传感器类型选择其它传感器接口 9中对应的接口类型,通过软件编程获得其它传感器8中的传感器信号数据,其它传感器接口 9主要提供4组IIC接口、4组SPI接口、8组AD接口和8位并口接 Π ;[0024] 将SPI接口 11与SD卡10相连,通过SPI方式控制SD卡10的读写操作,并在SD 卡10中建立ZNFAT文件系统,方便文件的导入导出;[0025] 将IIC接口 13与EEPROM 12相连,通过IIC总线编程控制EEPROM中数据的读写, EEPROM 12使用AT24LC04作为存储芯片;[0026] 将无线数传模块群接口 15与无线数传模块群14相连,无线数传模块群14包括 GPRS/GSM模块、蓝牙模块、WiFi模块和ZigBee模块,为了方便使用,将各种无线通信方式做成独立的模块接口板,直接插在设备主板上使用,各个无线通信模块均通过无线数传模块群接口 15中的USART接口与主控芯片STM32 I相连,其中,GPRS/GSM模块使用SM300芯片,蓝牙模块使用BCM2070芯片,WiFi模块使用EMW3180,ZigBee模块使用CC2430芯片;[0027] 将嵌入式以太网模块16与嵌入式以太网模块接口 17相连,达到网络通信的目的, 嵌入式以太网模块16包括R J45接头和ENC28J60以太网控制器,通过嵌入式以太网模块接口 17中的SPI接口与主控芯片STM32 I相连;[0028] 将USB2. O通信模块18与主控芯片USB接口 19相连,完成USB2. O通信传输功能;[0029] 将RS232通信模块20与主控芯片USART接口 21相连,完成RSR232串行通信传输功能。[0030] 设备工作过程为:首先,将外部直流电源(9V-40V)通过电源电路2连接到设备电路板,其次主控芯片STM32 I通过相应的接口实时采集温湿度传感器4、光强传感器6和其它传感器8的信号数据,然后主控芯片STM32 I根据EEPROM 12中的配置参数选择无线数传模块群14、嵌入式以太网模块16、USB2. O通信模块18和RS232通信模块20中的一种或几种通信方式进行数据传输,同时根据传输状态决定是否将数据保存在本地SD卡10中,防止数据丢失。[0031] 以上为本实用新型的最佳实施方式,依据本实用新型公开的内容,本领域的普通技术人员能够显而易见的想到一些雷同、替代方案,均应落入本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1. 一种基于STM32的多信号多通信协议数据采集设备,其特征在于包括:主控芯片STM32、数据采集模块、数据传输模块和数据本地存储模块,其中所述数据采集模块实时采集信号数据,然后通过模数转换接口传送至主控芯片STM32,STM32对采集到的信号数据进行分类处理,然后根据配置参数将信号数据通过数据传输模块中的一种或混合传输方式进行数据传输,并能通过数据本地存储模块将信号数据进行本地存储。
2.根据权利要求1所述的基于STM32的多信号多通信协议数据采集设备,其特征在于:所述数据采集模块,内置温湿度和光强采集电路,并预留IIC、SP1、并口和AD转换接口。
3.根据权利要求1所述的基于STM32的多信号多通信协议数据采集设备,其特征在于:所述数据传输模块,集成无线数传和有线数传两种传输方式,无线数传包括蓝牙V2. 1+EDR通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信,有线数传包括RS232串行通行、USB2. O通信和嵌入式以太网通信。
4.根据权利要求1所述的基于STM32的多信号多通信协议数据采集设备,其特征在于:所述数据本地存储模块,包括EEPROM存储和SD卡存储两种存储方式,设备的参数信息存储在EEPROM中,通过修改EEPROM中的参数信息,可以灵活配置设备的工作方式;SD卡存储主要用于存储采集到的信号数据。
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