專利名稱：一種基于stm32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種多信號(hào)數(shù)據(jù)采集、多通信協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)的信 號(hào)采集設(shè)備。
背景技術(shù)：
[0002]首先，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備往往只能采集固定的一種或幾種信號(hào)數(shù)據(jù)，若要采集 多種信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，需要集中多個(gè)這種單一設(shè)備組成復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)，安裝復(fù)雜，難以調(diào)試和 維護(hù)。其次，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)大多采用有線傳輸或者單一無(wú)線傳輸方式，單一的無(wú)線傳輸方式易 受工作頻段和無(wú)線電波的干擾，穩(wěn)定性較差，容易造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G失和不準(zhǔn)確。在某些特 定場(chǎng)合和特定時(shí)段，若無(wú)法進(jìn)行無(wú)線傳輸，則會(huì)造成采集數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)間丟失。發(fā)明內(nèi)容[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種可擴(kuò)展、靈活、可靠、準(zhǔn)確的多信號(hào)多通信協(xié) 議數(shù)據(jù)采集設(shè)備。[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集 設(shè)備，包括主控芯片STM32、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊，其中所述 數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集信號(hào)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換接口傳送至主控芯片STM32，STM32對(duì) 采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，然后根據(jù)配置參數(shù)將信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊中的一 種或混合傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并能通過(guò)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊將信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)。[0005]所述數(shù)據(jù)采集模塊，內(nèi)置溫濕度和光強(qiáng)采集電路，并預(yù)留IIC、SP1、并口和AD轉(zhuǎn)換 接口。[0006]所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，集成無(wú)線數(shù)傳和有線數(shù)傳兩種傳輸方式，無(wú)線數(shù)傳包括藍(lán)牙 V2.1+EDR通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信，有線數(shù)傳包括RS232串行通行、 USB2. O通信和嵌入式以太網(wǎng)通信。[0007]所述數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊，包括EEPROM存儲(chǔ)和SD卡存儲(chǔ)兩種存儲(chǔ)方式，設(shè)備的參數(shù) 信息存儲(chǔ)在EEPROM中，通過(guò)修改EEPROM中的參數(shù)信息，可以靈活配置設(shè)備的工作方式；SD 卡存儲(chǔ)主要用于存儲(chǔ)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)。[0008]設(shè)備包括主控芯片STM32、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊和相 關(guān)控制軟件。[0009]數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)置溫濕度采集電路和光強(qiáng)采集電路，可以實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫濕度信 息和光強(qiáng)度信息，在此基礎(chǔ)上，預(yù)留IIC，SPI，并口和AD轉(zhuǎn)換等接口，要進(jìn)行其它信號(hào)量采 集時(shí)，只要按照接口要求把傳感器連接到相應(yīng)的預(yù)留接口上，即可完成其它信號(hào)量的采集。[0010]數(shù)據(jù)傳輸模塊集成有線數(shù)傳和無(wú)線數(shù)傳兩種功能，有線數(shù)傳包括RS232串行通 信、USB2. O通信和嵌入式以太網(wǎng)通信。將主控芯片STM32的USART引腳通過(guò)MAX3232芯片轉(zhuǎn) 換成RS232串行通信接口 ；將主控芯片STM32的SPIO引腳通過(guò)以太網(wǎng)控制器芯片ENC28J60 轉(zhuǎn)換成嵌入式以太網(wǎng)接口 ；主控芯片STM32本身自帶USB2. O通信接口。無(wú)線數(shù)傳包括藍(lán)牙V2. 1+EDR通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信。藍(lán)牙V2. 1+EDR通信采用BCM2070 藍(lán)牙芯片，ZigBee通信采用CC2430低功耗ZigBee芯片，WiFi通信采用EMW3180模塊，GPRS/ GSM通信使用SM300芯片，上述無(wú)線數(shù)傳均做成單一模塊，直接插在主控板上，通過(guò)USART 接口與主控芯片STM32相連，即插即用，靈活方便。數(shù)據(jù)傳輸模塊集成多種無(wú)線傳輸方式， 通過(guò)軟件配置可以靈活選擇其中的一種或幾種無(wú)線通信方式，在無(wú)線通信無(wú)法傳輸時(shí)，可 以使用有線傳輸方式，提高設(shè)備的可靠性。[0011 ] 數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊分為EEPROM存儲(chǔ)和SD卡存儲(chǔ)。EEPROM存儲(chǔ)使用AT24LC04存 儲(chǔ)芯片，通過(guò)IIC接口與主控芯片STM32連接，用于存儲(chǔ)設(shè)備配置參數(shù)信息；SD卡與主控芯 片STM32的SPI接口進(jìn)行連接，主要用于脫機(jī)存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)信息，在數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸時(shí)， 本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，防止數(shù)據(jù)丟失。[0012]本實(shí)用新型的有益效果是，首先，由于在數(shù)據(jù)采集模塊中預(yù)留多種接口方式，可以 方便連接多類型傳感器，采集多種信號(hào)數(shù)據(jù)，靈活、方便，可擴(kuò)展性好。其次，本設(shè)備采用多 種無(wú)線數(shù)傳和有線數(shù)傳相結(jié)合的數(shù)據(jù)傳輸方式，當(dāng)其中一種或幾種傳輸方式不可用時(shí)，可 以方便更換其它傳輸方式，當(dāng)所有傳輸方式均不可用時(shí)，可以使用數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊進(jìn)行 數(shù)據(jù)脫機(jī)本地存儲(chǔ)，防止數(shù)據(jù)丟失，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。


[0013]圖1是一種基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備的模塊示意圖。[0014]圖2是設(shè)備電路板連接圖。[0015]附圖標(biāo)記1-主控芯片STM32F107VCT6 ;2_電源電路；3_主控芯片最小系統(tǒng)電路； 4-溫濕度傳感器；5-溫濕度傳感器接口 ；6_光強(qiáng)傳感器；7-光強(qiáng)傳感器接口 ；8_其它傳感 器；9-其它傳感器接口 ; 10-SD卡；Il-SD卡接口 ;12-EEPR0M ;13-EEPR0M接口 ； 14-無(wú)線數(shù) 傳模塊群；15_無(wú)線數(shù)傳模塊群接口 ；16_嵌入式以太網(wǎng)模塊；17_嵌入式以太網(wǎng)模塊接口 ； 18-USB2. O通信模塊；19_主控芯片USB接口 ；20_RS232通信模塊；21_主控芯片USART接 □。
具體實(shí)施方式
[0016]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。[0017]在圖1中，系統(tǒng)包括如下四個(gè)部分主控芯片STM32、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模 塊、數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊。其中數(shù)據(jù)傳輸模塊又分為有線數(shù)傳和無(wú)線數(shù)傳兩部分。[0018]主控芯片使用意法半導(dǎo)體(ST)公司的STM32F107VCT6，該芯片完成數(shù)據(jù)的采集、 傳輸和存儲(chǔ)等控制功能，是整個(gè)設(shè)備的核心器件。數(shù)據(jù)采集模塊除了通過(guò)內(nèi)置的溫濕度和 光強(qiáng)傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫濕度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)之外，還預(yù)留多種接口方式，如IIC、SP1、并口 和AD轉(zhuǎn)換等接口，方便連接其它類似的傳感器，達(dá)到采集多種信號(hào)的目的。數(shù)據(jù)傳輸模塊 集成有線數(shù)傳和無(wú)線數(shù)傳兩種功能，有線數(shù)傳包括RS232串口傳輸、USB2. O傳輸和嵌入式 以太網(wǎng)傳輸；無(wú)線數(shù)傳包括藍(lán)牙V2. 1+EDR傳輸、ZigBee傳輸、WiFi傳輸和GPRS/GSM通傳 輸。設(shè)備可以同時(shí)使用其中的一種或幾種傳輸方式，靈活可靠。數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊分為設(shè) 備配置參數(shù)的EEPROM存儲(chǔ)和采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)的本地SD卡存儲(chǔ)，在無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?情況下，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)，仿真數(shù)據(jù)丟失。[0019]在圖2中，參考設(shè)備電路板連接圖，詳細(xì)闡述設(shè)備的連接和工作原理。外部直流電源(9V-40V)通過(guò)電源電路2輸入到設(shè)備電路板，電源電路2中將外部輸入的直流電源轉(zhuǎn)換成I路5V直流電源和3路3. 3V直流電源，5V直流電源供其它傳感器8使用，3路3. 3V直流電源，I路供溫濕度傳感器4、光強(qiáng)傳感器6和其它傳感器8使用，I路供無(wú)線數(shù)傳模塊群 14使用，I路供設(shè)備上的其它電路使用，分為三路主要考慮電流功耗問(wèn)題。[0020]主控芯片STM32 I為設(shè)備的核心部件，負(fù)責(zé)設(shè)備的工作控制，并提供各類接口與設(shè)備中的各個(gè)模塊互連。主控芯片STM32 I主要包括主控芯片最小系統(tǒng)電路3，分為晶振電路、復(fù)位電路、電源濾波電路和JTAG電路。下面詳細(xì)闡述主控芯片STM32 I如何與設(shè)備上其它模塊進(jìn)行互連。[0021]將GPIO接口 5與溫濕度傳感器4相連，通過(guò)GPIO接口 5的引腳時(shí)序編程獲得溫濕度信息數(shù)據(jù)，溫濕度傳感器4使用SHTlO作為溫濕度感知芯片；[0022]將光強(qiáng)傳感器接口 7與光強(qiáng)傳感器6相連，通過(guò)光強(qiáng)傳感器接口 7的IIC總線接口獲得光強(qiáng)信號(hào)數(shù)據(jù)，光強(qiáng)傳感器6使用BH1750作為光強(qiáng)感知芯片；[0023]將其它傳感器接口 9與其它傳感器8相連，根據(jù)其它傳感器8中的傳感器類型選擇其它傳感器接口 9中對(duì)應(yīng)的接口類型，通過(guò)軟件編程獲得其它傳感器8中的傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)，其它傳感器接口 9主要提供4組IIC接口、4組SPI接口、8組AD接口和8位并口接 Π ；[0024]將SPI接口 11與SD卡10相連，通過(guò)SPI方式控制SD卡10的讀寫操作，并在SD 卡10中建立ZNFAT文件系統(tǒng)，方便文件的導(dǎo)入導(dǎo)出；[0025]將IIC接口 13與EEPROM 12相連，通過(guò)IIC總線編程控制EEPROM中數(shù)據(jù)的讀寫， EEPROM 12使用AT24LC04作為存儲(chǔ)芯片；[0026]將無(wú)線數(shù)傳模塊群接口 15與無(wú)線數(shù)傳模塊群14相連，無(wú)線數(shù)傳模塊群14包括 GPRS/GSM模塊、藍(lán)牙模塊、WiFi模塊和ZigBee模塊，為了方便使用，將各種無(wú)線通信方式做成獨(dú)立的模塊接口板，直接插在設(shè)備主板上使用，各個(gè)無(wú)線通信模塊均通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊群接口 15中的USART接口與主控芯片STM32 I相連，其中，GPRS/GSM模塊使用SM300芯片，藍(lán)牙模塊使用BCM2070芯片，WiFi模塊使用EMW3180，ZigBee模塊使用CC2430芯片；[0027]將嵌入式以太網(wǎng)模塊16與嵌入式以太網(wǎng)模塊接口 17相連，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)通信的目的， 嵌入式以太網(wǎng)模塊16包括R J45接頭和ENC28J60以太網(wǎng)控制器，通過(guò)嵌入式以太網(wǎng)模塊接口 17中的SPI接口與主控芯片STM32 I相連；[0028]將USB2. O通信模塊18與主控芯片USB接口 19相連，完成USB2. O通信傳輸功能；[0029]將RS232通信模塊20與主控芯片USART接口 21相連，完成RSR232串行通信傳輸功能。[0030]設(shè)備工作過(guò)程為首先，將外部直流電源(9V-40V)通過(guò)電源電路2連接到設(shè)備電路板，其次主控芯片STM32 I通過(guò)相應(yīng)的接口實(shí)時(shí)采集溫濕度傳感器4、光強(qiáng)傳感器6和其它傳感器8的信號(hào)數(shù)據(jù)，然后主控芯片STM32 I根據(jù)EEPROM 12中的配置參數(shù)選擇無(wú)線數(shù)傳模塊群14、嵌入式以太網(wǎng)模塊16、USB2. O通信模塊18和RS232通信模塊20中的一種或幾種通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)根據(jù)傳輸狀態(tài)決定是否將數(shù)據(jù)保存在本地SD卡10中，防止數(shù)據(jù)丟失。[0031]以上為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見(jiàn)的想到一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于包括主控芯片STM32、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集信號(hào)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換接口傳送至主控芯片STM32，STM32對(duì)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，然后根據(jù)配置參數(shù)將信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊中的一種或混合傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并能通過(guò)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊將信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊，內(nèi)置溫濕度和光強(qiáng)采集電路，并預(yù)留IIC、SP1、并口和AD轉(zhuǎn)換接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，集成無(wú)線數(shù)傳和有線數(shù)傳兩種傳輸方式，無(wú)線數(shù)傳包括藍(lán)牙V2. 1+EDR通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信，有線數(shù)傳包括RS232串行通行、USB2. O通信和嵌入式以太網(wǎng)通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊，包括EEPROM存儲(chǔ)和SD卡存儲(chǔ)兩種存儲(chǔ)方式，設(shè)備的參數(shù)信息存儲(chǔ)在EEPROM中，通過(guò)修改EEPROM中的參數(shù)信息，可以靈活配置設(shè)備的工作方式；SD卡存儲(chǔ)主要用于存儲(chǔ)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于STM32的多信號(hào)多通信協(xié)議數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括主控芯片STM32、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集信號(hào)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換接口傳送至主控芯片STM32，STM32對(duì)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，然后根據(jù)配置參數(shù)將信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊中的一種或混合傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并能通過(guò)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊將信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)。本實(shí)用新型可完成多信號(hào)數(shù)據(jù)采集、多通信協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)的功能，解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集信號(hào)單一，通信方式單一的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202838664SQ201220521369
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者于繼明, 姚健東, 胡勇, 嚴(yán)筱永 申請(qǐng)人:金陵科技學(xué)院