[发明专利]12路异步串口数据通用型集中采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集装置，尤其是涉及一种在现场监测与控制领域中存在多个独立运行的、配备有异步串口的传感器或控制部件的多串口数据的准实时集中采集与通用的串口数据源处理的方案装置，一端能可靠地准实时采集12路异步串口数据的通用型集中采集装置并生成通用的串口源数据包，而在另一端的数据接收端能将接收的串口源数据包自动关联、分配与导引入与发送端串口号对应的异步串口通讯端口（COM口）的通用型多路异步串口数据集中传输处理系统。 

背景技术

串口通讯端口（COM口）是实现独立外围设备与主计算机（或主控制器、主数据采集器）进行数据传输的一种通用标准异步接口，串口之间的传输协议标准是RS232（[2]ANSI/TIA/EIA-232-F,1997,TELECOMMUNICATIONS INDUSTRY ASSOCIATION 1997Standarts and Technology Department,2500Wilson Boulevard Arlington,VA 22201.）、RS422与RS485，都可实现主机与外围设备的双向数据异步传输，在工业控制领域的独立控制模块与各种独立运作的传感器数据采集领域获得广泛的应用（注：为简便起见，以下用独立运作的外围设备取代独立运作的传感器和独立控制模块作为异步数据采集与控制对象）。 

一台主计算机的一个COM口接口仅能与一个具备串口协议标准接口的外围设备相连接，这使得能直接接入主机的外围设备的数量受到限制，因为现代计算机主机（或主控制器）标配的COM口接口数通常不超过2个，甚至不给予配备，原因是较慢的串行数据传输速率使得通用的外围设备越来越少使用RS232标准接口的接入模式。但由于RS232接口具备的强抗干扰能力与转换成RS422与RS485接口形成的远距离的传输特性使得在长距离的工业控制场合中以及各种需长距离监测控制的场合，配备的独立运作的外围设备仍广泛采用标准的RS232接口经长度可达1km及以上的3芯电缆线与电脑主机相连接（背对背连接方式）。 

提高串口设备接入数借以满足现场存在多个独立运作的外围设备的多串口应用场合的一种简单办法是采用装备有多串口卡的工业控制计算机，市售的工业控制计算机配备的PCI 总线（Peripheral Component Interconnect)串口卡配置的串口数达到16路之多，计算机主机已经能满足绝大部分的多串口监测与控制的硬件需求。在1km的控制范围内，采用多条长的3芯电缆线将工业计算机主机串口与独立运作的多路外围设备串口一一相连接就可获得实际的应用。在更远距离的应用中，合适的数据输送连接应用方案是采用无线通讯的模式。但是，不经济的、一路异步串口配置一路无线数据传输系统的多路无线传输配备模式通常是不会采纳的，合理的配置方式是仅用一路无线数据传输系统来完成所有异步串口数据的数据传输。在这种情况下，实现多路串口现场采集数据的实时远程无线传输需要配备现场的数据集中式采集器对多路异步串口数据进行集中采集、数据包定位编码处理，形成的数据包经远程无线传输后还需在数据接收端进行准确地拆包处理（数据包定位），将多路的监控数据导引入相对应的计算机主机数据操作系统中。而为实现将计算机数据操作系统的控制指令传输至对应的外围设备的功能，除配备的无线数据传输系统必须是双向、双工外，数据集中式采集器仍需作为硬件接口“嵌入”计算机的异步串口与无线数据接收/发送模块之间，并且它们的硬件结构与现场的数据集中式采集器是“镜像”匹配的。在这种情况下，反向传输的控制指令是与正向传输的采集数据的相同传输模式送入被控制的外围设备中。 

目前，能见到的少量的相关设备集中在专门或特殊的应用领域，由传感器制造商或控制模块制造商进行开发，采用的集中式采集技术是将多路的串行数据转换成具有特定代码识别标识的一组组串行数据格式（[3]Oxygen_Optode_4330.pdf，http://www.aadi.no/Default.htm.），再通过一个总的COM口进行远程的串行数据传输的非通用型结构。数据操作系统是自身开发的且有赖于与特定的串行数据格式相匹配。系统设备中数据包的定义和设备数据源代码是由厂家自行定义且一般是保密的，这主要是厂商为了销售更多自身生产的产品而捆绑销售的利益缘故，设备与控制软件的通用性仅针对自身的产品，对其他家生产的产品是不兼容的。兼容多家产品的混合应用设备一般需要预知外围设备内在数据源代码而另行专门开发研制。