一種多網絡融合的fpga數據採集伺服器的製造方法
2023-06-21 17:34:46
一種多網絡融合的fpga數據採集伺服器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種多網絡融合的FPGA數據採集伺服器，核心控制模塊、WIFI無線通信模塊、3G無線通信模塊、Zigbee無線通信模塊和通用功能模塊幾部分。本發明以FPGA為硬體平臺，採用嵌入式Linux和嵌入式WEB技術，實現zigbee協議與3G、Wifi、RJ45等網絡協議數據的轉換和無縫連接。
【專利說明】—種多網絡融合的FPGA數據採集伺服器
【技術領域】
[0001]本發明屬於串口伺服器【技術領域】，涉及一種多網絡融合的FPGA數據採集伺服器。【背景技術】
[0002]現有的串口伺服器可以實現將RS232/422/485等接口數據轉換成Wif i或者RJ45，以實現將串行數據轉換成網絡數據接入Internet網絡。然而，串口伺服器價格昂貴且需要網絡資費，因此不適合在前端大範圍內使用；現有的Zigbee網絡模塊可以實現將現有傳感器數據以無線的方式進行傳輸，具有價格低廉且不需要網絡資費的優勢。然而，由於無法直接接入Internet網絡，使系統在遠程監控方面的優勢較弱；在數據傳輸速率方面，以串行數據為主的ARM為微控制器的數據採集系統與以並行數據為主的FPGA為為控制相比較弱。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術中的缺陷，解決zigbee網絡模塊無法接入Internet網絡，使數據採集系統無法實現遠程監控的問題；3G、WIFI等模塊價格昂貴且需要網絡資費，導致在多點數據採集系統中投資成本高的問題。本發明提供一種多網絡融合的FPGA數據採集伺服器，以FPGA為硬體平臺，採用嵌入式Linux和嵌入式WEB技術，實現zigbee協議與3G、Wifi網絡協議數據的轉換和無縫連接。
[0004]其技術方案如下:一種多網絡融合的FPGA數據採集伺服器，主要包括核心控制模塊、WIFI無線通信模塊、3G無線通信模塊、Zigbee無線通信模塊和通用功能模塊。
[0005]核心控制模塊主要包括帶作業系統的SOPC(可編程片上系統)、嵌入式資料庫和嵌入式WEB伺服器。
[0006]其中，帶作業系統的SOPC是指以帶MMU的Nios II為微處理器，並通過移植Linux內核、文件系統與引導程序至Flash中，構建一個以FPGA為硬體平臺的SOPC ；
[0007]嵌入式資料庫是在構建的SOPC中，將嵌入式SQLite資料庫移植於Linux作業系統中，以便對數據進行管理和操作；
[0008]嵌入式Web伺服器是指將Boa伺服器移植於Linux作業系統中，採用CGI數據交互技術編寫WEB程序，實現將Zigbee模塊的數據和WIFI或3G方式的數據相互轉化，實現數據的存儲、接受和發送等功能，並可以對通信方式進行選擇、配置等功能。
[0009]WIFI無線通信模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，採用支持802.11/b協議的無線通信模塊，設計一個可接入無線路由器的無線通信模塊，實現數據和Internet網絡的無縫連接；
[0010]3G無線通信模塊是指在Linux作業系統中移植USB接口的3G無線通信模塊的驅動程序，實現數據可以通過3G網絡接入Internet網絡；
[0011]Zigbee無線通信模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，設計支持Zigbee協議的無線通信模塊，並通過驅動程序的便攜和移植，控制該模塊以Zigbee協調器的方式進行工作，以實現接收Zigbee路由、Zigbee節點數據的目的。[0012]通用功能模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，完成USB、串口、存儲和IXD模塊。
[0013]本發明的有益效果:
[0014]本發明完成3G、WIFI協議與Zigbee的協議轉換，實現zigbee協議與3G、wifi網絡協議的無縫連接，實現對前端多點數據遠程監控的功能；針對FPGA並行處理數據的特點及在其硬體環境上開發設計有內存管理單元(MMU)的嵌入式系統，提高系統的數據處理速度；結合SQLite資料庫、實現在Linux作業系統上的數據管理，使數據具有一定的統計和預測功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明多網絡融合的FPGA數據採集伺服器的系統結構圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0017]參照圖1，一種多網絡融合的FPGA數據採集伺服器，主要包括核心控制模塊、WIFI無線通信模塊、3G無線通信模塊、Zigbee無線通信模塊和通用功能模塊。
[0018]核心控制模塊主要包括帶作業系統的SOPC(可編程片上系統)、嵌入式資料庫和嵌入式WEB伺服器。
[0019]其中，帶作業系統的SOPC是指以帶MMU的Nios II為微處理器，並通過移植Linux內核、文件系統與引導程序至Flash中，構建一個以FPGA為硬體平臺的SOPC ；
[0020]嵌入式資料庫是在構建的SOPC中，將嵌入式SQLite資料庫移植於Linux作業系統中，以便對數據進行管理和操作；
[0021]嵌入式Web伺服器是指將Boa伺服器移植於Linux作業系統中，採用CGI數據交互技術編寫WEB程序，實現將Zigbee模塊的數據和WIFI或3G方式的數據相互轉化，實現數據的存儲、接受和發送等功能，並可以對通信方式進行選擇、配置等功能。
[0022]WIFI無線通信模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，採用支持802.11/b協議的無線通信模塊，設計一個可接入無線路由器的無線通信模塊，實現數據和Internet網絡的無縫連接；
[0023]3G無線通信模塊是指在Linux作業系統中移植USB接口的3G無線通信模塊的驅動程序，實現數據可以通過3G網絡接入Internet網絡；
[0024]Zigbee無線通信模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，設計支持Zigbee協議的無線通信模塊，並通過驅動程序的便攜和移植，控制該模塊以Zigbee協調器的方式進行工作，以實現接收Zigbee路由、Zigbee節點數據的目的。
[0025]通用功能模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，完成USB、串口、存儲和IXD模塊。
[0026]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，本發明的保護範圍不限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種多網絡融合的FPGA數據採集伺服器，其特徵在於，主要包括核心控制模塊、WIFI無線通信模塊、3G無線通信模塊、Zigbee無線通信模塊和通用功能模塊: 所述核心控制模塊主要包括帶作業系統的SOPC、嵌入式資料庫和嵌入式WEB伺服器；其中，帶作業系統的SOPC是指以帶MMU的Nios II為微處理器，並通過移植Linux內核、文件系統與引導程序至Flash中，構建一個以FPGA為硬體平臺的SOPC ； 所述嵌入式資料庫是在構建的SOPC中，將嵌入式SQLite資料庫移植於Linux作業系統中，以便對數據進行管理和操作； 所述嵌入式Web伺服器是指將Boa伺服器移植於Linux作業系統中，採用CGI數據交互技術編寫WEB程序，實現將Zigbee模塊的數據和WIFI或3G方式的數據相互轉化，實現數據的存儲、接受和發送等功能，並可以對通信方式進行選擇、配置功能； WIFI無線通信模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，採用支持802.11/b協議的無線通信模塊，設計一個可接入無線路由器的無線通信模塊，實現數據和Internet網絡的無縫連接; 3G無線通信模塊是指在Linux作業系統中移植USB接口的3G無線通信模塊的驅動程序，實現數據可以通過3G網絡接入Internet網絡； Zigbee無線通信模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，設計支持Zigbee協議的無線通信模塊，並通過驅動程序的便攜和移植，控制該模塊以Zigbee協調器的方式進行工作，以實現接收Zigbee路由、Zigbee節點數據的目的； 通用功能模塊是指在FPGA硬體接口的基礎上，完成USB、串口、存儲和IXD模塊。
【文檔編號】G08C17/02GK103531003SQ201310439437
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】楊林楠, 張麗蓮, 郜魯濤, 鄭強, 彭琳 申請人:雲南農業大學, 楊林楠