【摘要】：為了遠程獲取自動化監(jiān)控系統(tǒng)中通信管理機采集的實時數(shù)據(jù),設計了一種支持4G網(wǎng)絡通道的通信管理機�；贏RM Cortex-A8內(nèi)核的處理器,給出構建硬件系統(tǒng)平臺的方法,設計了上行鏈路4G通道USB接口連接以及下行鏈路擴展通訊串口的硬件原理圖。建立了軟件系統(tǒng)三層結構模型,實現(xiàn)了適用于該硬件平臺的Linux系統(tǒng)的移植,給出了支持4G模塊的驅(qū)動程序加載方式,并通過移植PPP協(xié)議撥號套件,實現(xiàn)了裝置自動握手聯(lián)網(wǎng)。測試結果表明,開發(fā)的通信管理機的4G通道網(wǎng)絡響應時間為24 ms,實現(xiàn)了一種支持無線遠程實時數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)慕鉀Q方案。
【圖文】：

脛С?［9］。本文根據(jù)通信管理機在自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的位置特點和數(shù)據(jù)傳輸需求，開發(fā)一種支持4G通道遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ殴芾頇C。分析裝置上行鏈路數(shù)據(jù)傳送和下行鏈路數(shù)據(jù)采集接口的硬件設計，給出4G模塊的軟件驅(qū)動和自動握手聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)方法，最后通過網(wǎng)絡響應時間和數(shù)據(jù)傳輸測試，驗證了該裝置的實時可靠性，開發(fā)的通信管理機為自動化監(jiān)控系統(tǒng)支持4G通道提供了一種解決方案。1硬件系統(tǒng)設計1．1硬件系統(tǒng)結構組成采用模塊化方法設計通信管理機的硬件系統(tǒng)，包括電源板、控制器主板、擴展底板3部分，其基本結構如圖1所示，電源板為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V電源;控制器主板上集成工業(yè)級AM3358處理器，其是基于AＲMCortex－A8內(nèi)核的MPU，運行主頻為1GHz。圖1硬件系統(tǒng)基本結構擴展底板上設計有多種用于連接外部設備的通信接口，其中ＲS232串口和TF卡用于系統(tǒng)功能開發(fā)與調(diào)試;由繼電器驅(qū)動的2路開出用于遙控開關和集中報警;2路CAN總線與8路ＲS485串口是下行鏈路數(shù)據(jù)采集接口，將多種不同規(guī)約設備采集的數(shù)據(jù)匯總;2路以太網(wǎng)和2路USB負責與上位機通信。設計中使用USB接口建立通信管理機與4G模塊的硬件連接，通過信號基站接入互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)遠程發(fā)送到當?shù)乇O(jiān)控后臺或遠方調(diào)度中心。1．24G通道接口的融合設計的4G通道以USB接口方式融入系統(tǒng)，故在擴展底板上設計2路USB2．0HighSpeed接口，支持設備即插即用和熱插拔的功能，USB2．0的最大傳輸速率為480Mbit/s，可以外接存儲擴展設備或作為通信接口，圖2給出了USB接口連接4G模塊的硬件原理圖，分為驅(qū)動電路和信號電路2部分。圖24G通道USB接口硬件原理圖在驅(qū)動電路中，將USB1_ID引腳接地，使通信管理機的USB1接口作為主設備，4G模塊的USB接口作為從設備。USB1_VBUS的輸出控制引腳USB1_DＲV

鏈路數(shù)據(jù)采集接口，將多種不同規(guī)約設備采集的數(shù)據(jù)匯總;2路以太網(wǎng)和2路USB負責與上位機通信。設計中使用USB接口建立通信管理機與4G模塊的硬件連接，通過信號基站接入互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)遠程發(fā)送到當?shù)乇O(jiān)控后臺或遠方調(diào)度中心。1．24G通道接口的融合設計的4G通道以USB接口方式融入系統(tǒng)，故在擴展底板上設計2路USB2．0HighSpeed接口，支持設備即插即用和熱插拔的功能，USB2．0的最大傳輸速率為480Mbit/s，可以外接存儲擴展設備或作為通信接口，圖2給出了USB接口連接4G模塊的硬件原理圖，分為驅(qū)動電路和信號電路2部分。圖24G通道USB接口硬件原理圖在驅(qū)動電路中，將USB1_ID引腳接地，使通信管理機的USB1接口作為主設備，4G模塊的USB接口作為從設備。USB1_VBUS的輸出控制引腳USB1_DＲV-VBUS為高電平時，通過三極管Q7放大電流，使得電流場效應管Q1導通，從而驅(qū)動USB控制器的電源輸入引腳USB1_VBUS為高電平。在信號電路中，，VDD_5V連接電源線引腳VBUS，為USB設備接口提供穩(wěn)定的5V電源，并在電路中間設計有保險絲F1，當電流過大時自動切斷電路以保護設備不受損壞。為了便于后續(xù)調(diào)試，主設備端差分數(shù)據(jù)信號線D+和D－上串聯(lián)共模抑制濾波器T1，從設備端D+和D－上串聯(lián)0Ω的電阻Ｒ11、Ｒ12，同時使用穩(wěn)壓二極管TVS穩(wěn)定信號電路，從而通過USB接口建立通信管理機與4G模塊的連接。選用的4G模塊型號是ME3620，此模塊穩(wěn)定易使用，支持移動、聯(lián)通、電信的4G網(wǎng)絡制式(TD－LTE/FDD－LTE)，上、下行速率分別是50、100Mbit/s，還支持TD－SCDMA/WCDMA/GSM網(wǎng)絡制式，根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡信號，優(yōu)先連接4G網(wǎng)絡;具有豐富的AT指令集，內(nèi)嵌TCP/IP和PPP協(xié)議;支持常用的SIM卡，以及APN專用卡、物聯(lián)網(wǎng)卡。1．3ＲS485擴展通信接口ＲS485總
【作者單位】： 上海理工大學機械工程學院;上海容之自動化系統(tǒng)有限公司;
【分類號】：TN929.53;TP277

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本文編號：2548148