[发明专利]一种多网络融合的FPGA数据采集服务器

说明书

技术领域

本发明属于串口服务器技术领域，涉及一种多网络融合的FPGA数据采集服务器。

背景技术

现有的串口服务器可以实现将RS232/422/485等接口数据转换成Wifi或者RJ45，以实现将串行数据转换成网络数据接入Internet网络。然而，串口服务器价格昂贵且需要网络资费，因此不适合在前端大范围内使用；现有的Zigbee网络模块可以实现将现有传感器数据以无线的方式进行传输，具有价格低廉且不需要网络资费的优势。然而，由于无法直接接入Internet网络，使系统在远程监控方面的优势较弱；在数据传输速率方面，以串行数据为主的ARM为微控制器的数据采集系统与以并行数据为主的FPGA为为控制相比较弱。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，解决zigbee网络模块无法接入Internet网络，使数据采集系统无法实现远程监控的问题；3G、WIFI等模块价格昂贵且需要网络资费，导致在多点数据采集系统中投资成本高的问题。本发明提供一种多网络融合的FPGA数据采集服务器，以FPGA为硬件平台，采用嵌入式Linux和嵌入式WEB技术，实现zigbee协议与3G、Wifi网络协议数据的转换和无缝连接。

其技术方案如下：一种多网络融合的FPGA数据采集服务器，主要包括核心控制模块、WIFI无线通信模块、3G无线通信模块、Zigbee无线通信模块和通用功能模块。

核心控制模块主要包括带操作系统的SOPC(可编程片上系统)、嵌入式数据库和嵌入式WEB服务器。

其中，带操作系统的SOPC是指以带MMU的Nios II为微处理器，并通过移植Linux内核、文件系统与引导程序至Flash中，构建一个以FPGA为硬件平台的SOPC；

嵌入式数据库是在构建的SOPC中，将嵌入式SQLite数据库移植于Linux操作系统中，以便对数据进行管理和操作；

嵌入式Web服务器是指将Boa服务器移植于Linux操作系统中，采用CGI数据交互技术编写WEB程序，实现将Zigbee模块的数据和WIFI或3G方式的数据相互转化，实现数据的存储、接受和发送等功能，并可以对通信方式进行选择、配置等功能。

WIFI无线通信模块是指在FPGA硬件接口的基础上，采用支持802.11/b协议的无线通信模块，设计一个可接入无线路由器的无线通信模块，实现数据和Internet网络的无缝连接；

3G无线通信模块是指在Linux操作系统中移植USB接口的3G无线通信模块的驱动程序，实现数据可以通过3G网络接入Internet网络；

Zigbee无线通信模块是指在FPGA硬件接口的基础上，设计支持Zigbee协议的无线通信模块，并通过驱动程序的便携和移植，控制该模块以Zigbee协调器的方式进行工作，以实现接收Zigbee路由、Zigbee节点数据的目的。

通用功能模块是指在FPGA硬件接口的基础上，完成USB、串口、存储和LCD模块。

本发明的有益效果：

本发明完成3G、WIFI协议与Zigbee的协议转换，实现zigbee协议与3G、wifi网络协议的无缝连接，实现对前端多点数据远程监控的功能；针对FPGA并行处理数据的特点及在其硬件环境上开发设计有内存管理单元(MMU)的嵌入式系统，提高系统的数据处理速度；结合SQLite数据库、实现在Linux操作系统上的数据管理，使数据具有一定的统计和预测功能。

附图说明

图1为本发明多网络融合的FPGA数据采集服务器的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1，一种多网络融合的FPGA数据采集服务器，主要包括核心控制模块、WIFI无线通信模块、3G无线通信模块、Zigbee无线通信模块和通用功能模块。

核心控制模块主要包括带操作系统的SOPC(可编程片上系统)、嵌入式数据库和嵌入式WEB服务器。

其中，带操作系统的SOPC是指以带MMU的Nios II为微处理器，并通过移植Linux内核、文件系统与引导程序至Flash中，构建一个以FPGA为硬件平台的SOPC；

嵌入式数据库是在构建的SOPC中，将嵌入式SQLite数据库移植于Linux操作系统中，以便对数据进行管理和操作；