[实用新型]一种多MCU数据交互智能采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业控制技术领域，特别涉及一种多MCU数据交互智能采集装置。

背景技术

在物联网行业发展迅速的今天，越来越多的传感器和智能化设备被应用于机房、农业等领域；怎样及时地对这些设备的参数和状态进行采集就成为了一个重要课题。对于智能化设备采集，多采用串口和网络的形式，以modbus协议或者TCP/IP协议进行数据的传输。因此，采集数据会占用一个MCU的很多接口资源。如采用单网口资源的核心芯片进行底层传感器的网络交互，则该传感器的网口将无法再和上位机进行通信，PC端将无法将采集的数据反馈给维护人员。因此，为了采集数据的最大化，需要将系统分为采集和处理两个部分，由负责采集的MCU(Microcontroller Unit，多微控制单元)和主MCU之间进行数据交互和通信，即一个主MCU某一时刻只与多个从MCU中的一个从MCU通信，并且从MCU之间不进行通信。这种通信通常都是由主MCU发起，与某个从MCU进行问答式的通信，从MCU通常不主动发起通信。这种通信方式常见于一个设备上存在多个电路板，并且有多个电路板上均具有自己的MCU，其中有一个电路板作为主控电路板，控制和协调其他的电路板进行工作。则主控电路板上的MCU为主MCU，其他电路板上的MCU为从MCU。再由主MCU与上位机进行交互，实现数据的显示和存储。

针对多MCU数据交互智能采集的方法，目前已有一些实用新型专利提出了解决方案。如CN101957808A提出了一种基于共享内存空间和中断方式的MCU数据传递方法，该专利预先规划出一片内存区域用于进行内存共享，当有数据时，将数据存放于共享内存区域，并发出中断信号。与上位机交互的MCU接收到中断信号时，读取数据，并将数据上发。又如专利CN106200454A中提出了一种通过串口通信线进行数据交互的方法，系统是级联的架构，每个MCU携带自身标识，通过身份识别和转发功能完成数据的传递。又如CN103529807中提出的采集系统，分为了数据处理单元和数据采集单元两部分，单元之间和人机交互均采用RS485总线。又如CN103345455A提出的基于SPI总线的DMA模式，系统按固定频率进行内存的搬运，搬运过程无需MCU干预，可以实现高速采集。

目前专利中提出的多MCU数据交互智能采集多采用内部共享内存、内存搬运和串口总线传递数据的形式。多MCU时访问共享内存区域，虽然从MCU有数据时会用中断方式通知主CPU，但当有多个从CPU时，临界资源不能实现同时读写，其过程需要介入自旋锁或者原子锁的阻塞等待机制，影响采集数据的实时性。内存DMA搬运虽无MCU干预，但主CPU无法监测DMA搬运状态，给数据的稳定性形成干扰。串口传递数据的方法连线简单，但接口占用过多，且效率低下，不适于大数据量的采集系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种多MCU数据交互智能采集装置，其不会占用采集数据的串口和网口资源，也不会存在访问临界资源而造成的自旋等待、影响系统的实时性的情况。

本实用新型的解决方案是这样实现的：一种多MCU数据交互智能采集装置，包括：

主MCU处理模块，用于进行广播包的发送，以及与从MCU采集模块和与上位机之间的数据交互；

从MCU采集模块，用于采集智能设备的数据，并将数据缓存后给主MCU处理模块反馈数据包；

底层模块，包括各种智能化采集设备。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述主MCU处理模块与从MCU采集模块之间通过IIC总线进行通讯。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述主MCU处理模块与上位机之间通过以太网进行通讯。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述从MCU采集模块包括两个以上的从MCU，每个MCU的从地址中有3位是固定值，其余4位由硬件拨码开关确定。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述从MCU采集模块对智能设备的数据采集通过网口和串口实现。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述智能化采集设备至少包括网络支持设备或串口支持设备。

本实用新型的另一技术方案在于在上述基础之上，所述从MCU采集模块采集到智能设备的数据后，将数据放置一个环形队列中进行缓存，直至收到主MCU处理模块发来的广播包后，再将环形队列中数据进行打包和上发操作。