本實用新型涉及智能監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種通訊管理機。

背景技術(shù)：

現(xiàn)行的通訊管理機多采用摩托羅拉公司提供的PowerPC系列處理器為主芯片實現(xiàn)通訊管理機技術(shù)，其相關(guān)架構(gòu)如圖1 PowerPC系列通訊管理機結(jié)構(gòu)示意圖所示。

其中，MPC芯片和FLASH、SDRAM等組成嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)所有協(xié)議的處理和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，多片CPLD配合實現(xiàn)串口接收的多路譯碼和LCD驅(qū)動，串口數(shù)據(jù)采集通過串口協(xié)議芯片實現(xiàn)串口協(xié)議轉(zhuǎn)FIFO。因為所有協(xié)議數(shù)據(jù)處理都是靠主芯片來完成吧，再需要擴展更多串口進行使用的時候，沒法實現(xiàn)高度的時效性，對系統(tǒng)的壓力也會在增大。如在一個智能充電站，需要對所有充電樁數(shù)據(jù)進行采集處理，就會因為所需要采集處理的數(shù)據(jù)量過大，而造成該通訊管理機無法實時地采集并處理所有的數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種通訊管理機，能夠用在光伏電站及智能充電站的數(shù)據(jù)采集端，可通過串口標準通訊協(xié)議采集電站方陣的各設(shè)備數(shù)據(jù)，并上傳到中心站點；也可對智能充電站充電樁數(shù)據(jù)進行采集和數(shù)據(jù)處理，再集中上傳到后臺。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的主要技術(shù)方案為：

一種通訊管理機，其特征在于，包括：

現(xiàn)場可編程邏輯門陣列，具有多個串口，用以接收數(shù)據(jù)并對所述數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；

嵌入式微控制單元，與所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列連接，以接收所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，對所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行解析。

上述通訊管理機，其特征在于，還包括：

可變靜態(tài)存儲控制器，且所述嵌入式微控制單元通過所述可變靜態(tài)存儲控制器與所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列連接；

靜態(tài)存儲器，與所述可變靜態(tài)存儲控制器連接；

非易性閃存，與所述可變靜態(tài)存儲控制器連接。

優(yōu)選的，所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列具有16路串口。

優(yōu)選的，所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列根據(jù)MODBUS通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)接收和預(yù)處理。

優(yōu)選的，所述嵌入式微控制單元選用ARM處理器；

其中，所述嵌入式微控制單元為一ARM處理器，且所述ARM處理器包括：

串行外設(shè)接口和調(diào)試串口；

實時時鐘模塊，與所述串行外設(shè)接口連接，用以向所述通訊管理機提供時鐘；

復(fù)位定時器，與所述調(diào)試串口連接，用以對所述通訊管理機進行復(fù)位控制。

優(yōu)選的，所述通訊管理機采用嵌入式實時操作系統(tǒng)；

其中，所述嵌入式實時操作系統(tǒng)包含：

調(diào)試串口服務(wù)單元，用以在所述實時操作系統(tǒng)運行過程中，對所述通訊管理機的運行狀態(tài)進行控制；

數(shù)據(jù)處理單元，用以收發(fā)所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，根據(jù)MODBUS通信協(xié)議對所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行解析，并將解析結(jié)果存儲于一存儲器中；

以太網(wǎng)服務(wù)單元，用以與任一以太網(wǎng)設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳遞；以及

用戶系統(tǒng)服務(wù)單元，與所述嵌入式微控制單元的實時時鐘模塊連接，用以讀取所述實時時鐘模塊的時鐘信號，并實時上傳所述嵌入式實時操作系統(tǒng)所需時鐘。

優(yōu)選的，所述通訊管理機采用GPRS無線通信。

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果：

本實用新型提供一種通訊管理機，針對通訊管理機串口數(shù)據(jù)處理速率慢以及處理數(shù)據(jù)量有限的問題，主模塊采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）與嵌入式微控制單元（MCU）聯(lián)合設(shè)計，F(xiàn)PGA具有多個串口，用以接收數(shù)據(jù)并對所述數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；MCU與FPGA連接，以接收預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行解析，相比傳統(tǒng)通訊管理機，F(xiàn)PGA對采集到的數(shù)據(jù)進行預(yù)先處理，減輕微控制器的數(shù)據(jù)處理壓力，同時，本系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)實時進行高效的功能調(diào)度，加快數(shù)據(jù)處理的效率，既增強了通訊管理機的時效性又提高了通訊管理機處理數(shù)據(jù)的能力，且本實用新型通訊管理機串口易擴展，亦可實現(xiàn)GPRS無線通信。

附圖說明

參考所附附圖，以更加充分地描述本實用新型的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本實用新型技術(shù)方案的范圍的限制。

圖1PowerPC系列通訊管理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本實用新型通訊管理機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本實用新型通訊管理機實時操作系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本實用新型更為徹底的理解。當(dāng)然除了這些詳細描述外，本實用新型還可以具有其他實施方式。

本實用新型涉及智能監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種通訊管理機，本系統(tǒng)針對通訊管理機串口數(shù)據(jù)處理速率慢以及處理數(shù)據(jù)量有限的問題，采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）與嵌入式微控制單元（MCU）聯(lián)合設(shè)計，既增強了通訊管理機的時效性又提高了通訊管理機處理數(shù)據(jù)的能力，且本實用新型通訊管理機串口易擴展，亦可實現(xiàn)GPRS無線通信。

下面結(jié)合具體的實施例以及附圖詳細闡述本實用新型的通訊管理機。

本使用新型通訊管理機主模塊采用“現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）+嵌入式微控制單元（MCU）模式”，相比傳統(tǒng)通訊管理機，F(xiàn)PGA對采集到的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括校驗碼的判斷和數(shù)據(jù)的初步解析，可減輕MCU的數(shù)據(jù)處理壓力，在本通訊管理機中，MCU被設(shè)計為主機， FPGA為串口擴展從機，使得串口易擴展，優(yōu)選的，本實用新型通訊管理機選用16路串口，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)不同需求選擇相應(yīng)數(shù)量的串口。

如圖2本實用新型通訊管理機結(jié)構(gòu)示意圖所示，RS485_0—RS485_15為作為串口擴展從機的FPGA的16個串行接口，ARM是一種微處理器，選用為本實用新型通訊管理機的嵌入式微控制單元（MCU），ARM處理器包括：RTC為時鐘模塊；USART0、USART1調(diào)試串口（圖示為USART0、USART1），且無線通信模塊（圖示為GPRS）和網(wǎng)絡(luò)通信接口（圖示為RS232）與之相連接；串行外設(shè)接口 （圖示為SPI0、SPI1），且接以太網(wǎng)通信接口（圖示為ETH0、ETH1）；復(fù)位定時器（圖示為TIM），使得開發(fā)人員能夠通過串口對系統(tǒng)進行復(fù)位功能。另外， FPGA和MCU之間通過可變靜態(tài)存儲控制器（圖示為FSMC）連接，且靜態(tài)存儲器（圖示為SRAM）和非易性閃存（圖示為NOR FLASH）與FSMC連接。

FPGA和MCU之間直接進行的是數(shù)據(jù)庫級內(nèi)容的交換，通過FSMC連接，在本實用新型通訊管理機中，F(xiàn)PGA負責(zé)協(xié)議解析，MCU負責(zé)資源調(diào)配，數(shù)據(jù)庫管理等方面。傳統(tǒng)通訊管理機的串口擴展模塊只負責(zé)數(shù)據(jù)接收，本通訊管理機中FPGA 亦可進行編程，能夠?qū)藴蔒ODBUS通信協(xié)議等常用協(xié)議進行校驗碼的判斷和數(shù)據(jù)解析，加快了通訊管理機的數(shù)據(jù)處理速率。

通訊管理機作為一個綜合性的數(shù)據(jù)采集和分析設(shè)備，要求系統(tǒng)響應(yīng)速度快，具備多種通信規(guī)約的解析與轉(zhuǎn)換能力，同時，還要能夠?qū)崟r與底層通信接口進行大量數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)功能復(fù)雜，實時性要求高。

在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中，系統(tǒng)對時間的要求較為苛刻。在這種情況下，我們選擇實時操作系統(tǒng)，用操作系統(tǒng)提供的接口函數(shù)來編寫自己的應(yīng)用程序，可以縮短開發(fā)周期，提高系統(tǒng)的通用性。同時，由于使用了實時操作系統(tǒng)，整個系統(tǒng)對于各個功能的調(diào)度可以由操作系統(tǒng)完成，軟件設(shè)計者在開發(fā)時，可以將一個個功能首先進行獨立的開發(fā)，然后加入到操作系統(tǒng)中，通過設(shè)置相應(yīng)的功能優(yōu)先級和通信接口，即可實現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)功能。

優(yōu)選的，綜合分析系統(tǒng)功能與性能的要求，本具體實施例遵循IEC104規(guī)約，采用實時UC/OS II操作系統(tǒng)，根據(jù)各個功能模塊的特點，分別進行功能程序代碼和驅(qū)動程序的編寫，最后使用操作系統(tǒng)完成實時高效的功能調(diào)度。

優(yōu)選的，如圖3本實用新型通訊管理機實時操作系統(tǒng)框圖所示，實時UC/OS II操作系統(tǒng)包含調(diào)試串口服務(wù)單元，調(diào)試串口服務(wù)單元，以太網(wǎng)服務(wù)單元和數(shù)據(jù)處理單元：

調(diào)試串口服務(wù)單元，主要實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行過程中用戶通過串口對通訊管理機的運行狀態(tài)的控制，包括讀取以太網(wǎng)IP地址，并能夠使用串口對系統(tǒng)進行復(fù)位等功能；

數(shù)據(jù)處理單元，該單元是系統(tǒng)的核心單元，主要實現(xiàn)所有RS485端口的數(shù)據(jù)收發(fā)，并按照MODBUS通信協(xié)議進行解析處理，并最終將解析結(jié)果存儲到結(jié)果數(shù)據(jù)池中，供以太網(wǎng)服務(wù)單元讀取和上傳數(shù)據(jù)；

用戶系統(tǒng)服務(wù)單元，主要實現(xiàn)了系統(tǒng)時鐘的服務(wù)，由于IEC104規(guī)約中涉及到時標上傳，因此整個系統(tǒng)需要含有實時時鐘功能，這里使用ARM處理器自帶的內(nèi)部RTC實現(xiàn)，該單元接ARM處理器自帶的內(nèi)部RTC，讀取RTC中的時鐘信號，然后在IEC104協(xié)議需要時將時鐘信號傳輸給以太網(wǎng)服務(wù)單元，同時，當(dāng)以太網(wǎng)服務(wù)單元接收到中控樓發(fā)送的對時指令時，將中控樓發(fā)送過來的時間值存入到RTC時鐘模塊中；

以太網(wǎng)服務(wù)單元，負責(zé)與通訊后臺及與其他以太網(wǎng)設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳遞，主要實現(xiàn)IEC104規(guī)約。

本實用新型通訊管理機具體流程如下：

用戶通過調(diào)試串口服務(wù)單元對通訊管理機的運行狀態(tài)進行控制，包括讀取以太網(wǎng)IP地址以及使用串口對系統(tǒng)進行復(fù)位，假定系統(tǒng)處在正常運行狀態(tài)下，可編程邏輯門陣列（FPGA）根據(jù)MODBUS通信協(xié)議通過串口RS485_0—RS485_15接收數(shù)據(jù)和預(yù)處理，包括校驗碼的判斷和數(shù)據(jù)的初步解析，并將RS485端口的MODBU命令發(fā)送ARM處理器；MODBU命令觸發(fā)數(shù)據(jù)處理單元，用以收發(fā)FPGA預(yù)處理后的數(shù)據(jù)以及根據(jù)MODBUS通信協(xié)議對所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)作進一步解析處理并將解析結(jié)果存儲于存儲器SRAM或NOR FLASH中；由于IEC104規(guī)約中涉及到時標上傳，此時需要將時鐘信號傳輸給太網(wǎng)服務(wù)單元，啟動用戶系統(tǒng)服務(wù)單元，讀取ARM處理器內(nèi)RTC實時時鐘模塊中的時鐘信號，且當(dāng)太網(wǎng)服務(wù)單元接收到中控樓發(fā)送的對時指令時，將中控樓發(fā)送過來的時間值存入到RTC時鐘模塊中；接收到用戶系統(tǒng)服務(wù)單元傳輸過來的時鐘信號后，將得到的解析結(jié)果通過以太網(wǎng)服務(wù)單元與通訊后臺及與其他以太網(wǎng)設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳遞。

綜上所述，本實用新型提供一種通訊管理機，針對通訊管理機串口數(shù)據(jù)處理速率慢以及處理數(shù)據(jù)量有限的問題，主模塊采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）與嵌入式微控制單元（MCU）聯(lián)合設(shè)計，F(xiàn)PGA具有多個串口，用以接收數(shù)據(jù)并對所述數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；MCU與FPGA連接，以接收預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行解析，相比傳統(tǒng)通訊管理機，F(xiàn)PGA對采集到的數(shù)據(jù)進行預(yù)先處理，減輕微控制器的數(shù)據(jù)處理壓力，同時，本系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)實時進行高效的功能調(diào)度，加快數(shù)據(jù)處理的效率，既提高了通訊管理機的時效性又增大了通訊管理機處理數(shù)據(jù)的能力，且本實用新型通訊管理機串口易擴展，亦可實現(xiàn)GPRS無線通信。

以上對本實用新型的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。