多接口的自動氣象站數據通信集中器的製作方法
2023-05-08 21:30:16 1
專利名稱：多接口的自動氣象站數據通信集中器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數據採集通信裝置，具體來說是用於氣象站收集氣象數據的多接口智能式數據通訊設備。
背景技術：
目前自動氣象站所監視的各種氣象要素通過數據採集器匯集後，使用RS232串行通信接口，通過1根RS232銅纜傳到業務中心。其通信連接原理如圖1所示。這種串行通信方式，存在以下問題傳輸速率低；傳輸距離短；通過通信電纜的雷擊事故頻繁發生。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種傳輸速率快、傳輸距離遠、安全性高、接口功能齊全的多接口的自動氣象站數據通信集中器。本實用新型的目的是這樣實現的一種多接口的自動氣象站數據通信集中器，包括微處理器晶片，微處理晶片為ARM晶片；ARM晶片上的四個UART接口中，UARTO和UARTl 分別外接一個RS232電平轉換晶片，對外形成兩個RS232總線接口，該兩個RS232總線接口上再各自外接一個RS232光M0DEN，以便通過RS232光通路與業務中心的工作終端連接， UART2和UART3分別外接一個RS485晶片，對外形成兩個RS485總線接口，作為自動氣象站中數據收集設備的預留RS485通信接口 ；ARM晶片上設有兩個CAN控制器，分別外接高速光耦6N137以及CAN總線收發器 PCA82C250，作為自動氣象站中數據收集設備的預留CAN總線接口 ；ARM晶片上的I/O管腳對接4路I/O 口，作為自動氣象站中開關量的直接採集和輸出控制。上述ARM晶片上的乙太網MAC層接口外接物理層接口晶片DM19161形成完整的網卡，再外接一個乙太網光交換晶片，用作通過光乙太網與業務中心的數據終端連接。與現有技術相比，本新型的有益效果是1、本方案中UART接口連接光轉換器，通過光纜來傳輸信號，與業務中心PC機之間的信號傳輸以光信號形式來實現，因而，傳輸速率更高，傳輸距離更遠，同時安全性能更高， 解決了現有通信電纜發生雷擊事故的弊病。2、本裝置的通信接口除了 RS232外還有如RS485、CAN等通信接口，可以與具有 RS485接口或CAN接口的氣象觀測設備連接，集中解決防雷問題。本實用新型可採用100M光纖乙太網傳輸數據，為自動站採集設備提高採集密度提供了充足的條件。所述採集器既能適應目前RS232通信需求，又能滿足RS485、CAN和乙太網等通信接口需求，從而完成自動氣象站升級、改造的需要。
圖1是現有自動氣象站電纜RS232異步串行通信連接示意圖。[0013]圖2是本數據通信集中器結構框圖。圖3是本數據 通信集中器的光纜異步串行通信和光纖乙太網通信連接原理圖。
具體實施方式
圖2示出，在ARM晶片上設有乙太網MAC層接口，在ARM晶片的外部增加一塊物理層接口晶片DM9161形成完整的網卡，再外接一個乙太網光交換模塊(即乙太網光交換晶片) 與DM9161相連。本集中器可通過光乙太網與業務中心數據終端連接(100M的光通路)。ARM 晶片上設有 UARTO、UART1、UART2、UART3 四個 UART 接口。UARTO,UARTl外接一個RS232電平轉換晶片，對外形成兩個RS232總線接口，再外接一個RS232光M0DEN。本集中器通過RS232光通路與業務中心的工作終端連接。UART2、UART3外接RS485晶片，對外形成兩個RS485總線接口，本採集器可為將來自動氣象測場中的數據收集設備預留RS485通信接口。ARM晶片上設有兩CAN控制器，通過外接高速光耦6N137與CAN總線收發器 PCA82C250，可為將來自動氣象測場中的數據收集設備預留CAN總線接口。通過ARM晶片上的I/O管腳，對外接供4路1/0，實現對氣象測場中某些開關量(即模擬量)直接採集和對外的輸出控制。ARM晶片上設有4個UART接口，4個I/O接口以及2個A/D數據採集口。ARM晶片上設有乙太網MAC層接口，與外接物理層接口晶片DM9161形成完整的網卡。ARM晶片上設有CAN控制器，與外接CAN總線收發器PCA82C250就形成了 CAN總路線接口，為了增強CAN總線節點的抗幹擾能力，ARM晶片上的CAN控制器輸出TX和RX不能直接與PCA82C250的TX和RX相連，而是通過高速光耦6附37後與ARM晶片相連，這樣就實現了總線上各CAN節點間的電氣隔離。數據通信集中器的異步串行通信接口具有三種電氣形式，RS232和RS485都是與氣象觀測設備連接，而光纖串行口則是與服務中心連接。
權利要求1.一種多接口的自動氣象站數據通信集中器，包括微處理器晶片，其特徵是所述微處理晶片為ARM晶片；ARM晶片上的四個UART接口中，UARTO和UARTl分別外接一個RS232 電平轉換晶片，對外形成兩個RS232總線接口，該兩個RS232總線接口上再各自外接一個 RS232光M0DEN，以便通過RS232光通路與業務中心的工作終端連接，UART2和UART3分別外接一個RS485晶片，對外形成兩個RS485總線接口，作為自動氣象站中數據收集設備的預留RS485通信接口 ；ARM晶片上設有兩個CAN控制器，分別外接高速光耦6N137以及CAN總線收發器 PCA82C250，作為自動氣象站中數據收集設備的預留CAN總線接口 ；ARM晶片上的I/O管腳對接4路I/O 口，作為自動氣象站中開關量的直接採集和輸出控制。
2.根據權利要求1所述的多接口的自動氣象站數據通信集中器，其特徵是所述ARM 晶片上的乙太網MAC層接口外接物理層接口晶片DM19161形成完整的網卡，再外接一個乙太網光交換晶片，用作通過光乙太網與業務中心的數據終端連接。
專利摘要一種多接口的自動氣象站數據通信集中器，ARM晶片上的兩個UART接口分別順次外接一個RS232電平轉換晶片和一個RS232光MODEN，以便通過RS232光通路與業務中心的工作終端連接，另外兩個UART接口分別外接一個RS485晶片對外形成兩個RS485總線接口，作為自動氣象站中數據收集設備的RS485通信接口；ARM晶片上的兩個CAN控制器分別外接高速光耦6N137以及CAN總線收發器而作為數據收集設備的CAN總線接口；ARM晶片上的I/O管腳外接4路I/O口，作為自動氣象站中開關量的採集和輸出控制。本新型具有傳輸速率快、傳輸距離遠、安全性能好等特點。
文檔編號H04L12/28GK201976131SQ201120088270
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者馮正全, 葉麗君, 張 傑, 彭濱, 文斌, 李玲, 楊東, 賀南, 鄭麗英, 鄭鬱正 申請人:成都市氣象局