一种面向嵌入式的光电设备节点构建方法与流程
1.本发明属嵌入式系统设计技术领域，具体涉及一种面向嵌入式的光电设备节点构建方法。
背景技术：
2.目前的嵌入式设备大多只能与固定的控制节点交互，与控制节点紧耦合，难以接入外部系统，并且嵌入式设备之间也难以交互。系统中增加新的嵌入设备或移除已有的嵌入式设备时，需要适应性的升级维护，重复工作多、工作量大，限制了嵌入式设备高效使用。
技术实现要素：
3.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种面向嵌入式的光电设备节点构建方法。通过构建数据处理单元、采用通用接口处理协议、定义嵌入式光电设备之间以及与其它分系统设备之间的通信方式，实现嵌入式光电设备的数据处理、与其它分系统的快速接入、多台嵌入式光电设备的分布式部署和互联互通，从而提高嵌入式光电设备的复用性，降低嵌入式光电设备更新和维护的难度。本发明解决了嵌入式光电设备之间以及与其分系统设备之间耦合性高、复用性低、互换性差等问题。
4.一种面向嵌入式的光电设备节点构建方法，其特征在于：光电设备控制节点的硬件为数据处理单元；通过rs422、rs232、pci-e、srio与光电设备控制节点所在的嵌入式系统中的各个分系统节点建立通信链路，通过以太网与外部系统节点建立通信链路，各个节点均有一个独立的ip地址；采用通用接口处理协议与光电设备控制节点所在的嵌入式系统中的各个分系统节点或者外部系统进行数据通信；根据其它系统的控制命令以及红外传感器的工作状态，生成红外传感器节点的控制命令，控制红外传感器节点的运行，并根据红外传感器输出的图像信息获取并输出目标的角度信息和图像数据；根据其它系统的控制命令以及雷达传感器的工作状态，生成雷达传感器节点的控制命令，控制雷达传感器节点的运行，并根据雷达传感器节点上报的状态信息获取并输出目标的距离和速度信息；根据其它系统的控制命令以及激光传感器的工作状态，生成激光传感器节点的控制命令，控制激光传感器节点的运行，并根据激光传感器节点上报的状态信息获取并输出目标的距离和角度信息；根据其它系统的控制命令以及伺服控制系统的工作状态，生成伺服控制命令，使其在规定的范围按照要求的速度转动；控制光电设备控制节点的运行，并输出工作状态、工作结果、目标信息和健康信息。
5.所述的数据处理单元包括处理器cpu、可编程逻辑fpga、ddr内存、flash存储器、nvram存储器、电源单元、时钟单元、复位单元、以太网接口单元、rs422 接口单元、rs232接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元；其中，处理器cpu至少具有2个以太网控制器；处理器cpu、ddr内存、flash存储器和nvram存储器共同为操作系统和嵌入式光电设备控制节点的应用程序提供硬件运行环境，并为以太网接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元提供支持；嵌入式光电设备控制节点的应用程序的镜像存储在flash存储器；操作系统和嵌入式
光电设备控制节点的应用程序上电后被加载到ddr内存中运行；nvram存储器存储嵌入式光电设备控制节点的应用程序的配置信息和重启后需要保持的状态信息；可编程逻辑fpga实现rs422和rs232 通讯协议，并为复位单元提供支持；电源单元为嵌入式光电设备控制节点提供指定功率的电源，并控制上电顺序；时钟单元为处理器cpu、可编程逻辑fpga、ddr内存、rs422接口单元提供时钟晶振；复位单元为数据处理单元整体、处理器cpu、以太网接口单元提供复位信号；以太网接口单元、rs422接口单元、rs232接口单元、pci-e 接口单元、srio接口单元为嵌入式光电设备控制节点对外通信提供通信接口。
6.所述的嵌入式光电设备控制节点的应用程序，提供接收外部的控制命令和所在嵌入式设备的其它分系统的工作状态和运行结果、控制嵌入式设备及其分系统的运行，总线数据和通用接口处理协议之间的转换，输出嵌入式设备的工作状态、工作结果、目标信息和健康信息。
7.具体地，所述的采用通用接口处理协议与光电设备控制节点所在的嵌入式系统中的各个分系统节点或者外部系统进行数据通信的具体内容包括：通用接口处理协议与底层总线解耦，同时也不依赖具体的总线接口协议；嵌入式光电设备控制节点采用通用接口处理协议。其中，嵌入式光电设备控制节点采用通用接口处理协议的具体方式为：将嵌入式光电设备控制节点接收的总线控制命令转换为通用接口处理协议；根据通用接口处理协议生成工作状态、工作结果、目标信息和健康信息的总线数据；将嵌入式光电设备控制节点接收的分系统工作状态和工作结果转换为通用接口处理协议；根据通用接口处理协议生成控制分系统的总线命令数据。
8.具体地，所述的控制光电设备控制节点的运行，并输出工作状态、工作结果、目标信息和健康信息是指：嵌入式光电设备控制节点接收其它系统的控制命令为并转化为通用接口处理协议，生成控制各个分系统的总线命令数据，并发送到各个分系统；嵌入式光电设备控制节点周期采集所在嵌入式设备中其它分系统的工作状态、运行结果及目标信息，并转化为通用接口处理协议，最终生成总线数据发送到其它系统；嵌入式光电设备控制节点周期执行所在数据处理单元的自检，周期采集所在嵌入式设备中其它分系统的自检信息，并转化为通用接口处理协议，最终生成总线数据发送到其它系统。
9.本发明的有益效果是：
10.1)降低嵌入式光电设备与其它嵌入式光电设备或其它光电传感器分系统的耦合度，便于整个系统的扩展。增加新的嵌入式光电设备或者光电传感器分系统，或移除已有的嵌入式光电设备或者光电传感器分系统，嵌入式光电设备控制节点均能根据通用的接口处理协议处理总线数据；
11.2)提高嵌入式设备的复用性，嵌入式设备的控制命令可以来源于任何一个与之通信的其它嵌入式设备或其它系统，嵌入式设备能够同时为这些控制命令发送方提供功能和工作状态信息；
12.3)提高嵌入式设备的互换性，只要满足同样的通信接口(以太网)和通信协议，便可以任意替换，支持嵌入式设备的更新换代或更换厂商；
13.4)支持旧的嵌入式设备的改造，发挥新的作用。旧的嵌入式设备一般采用固定的总线与固定的系统进行交联，通过增加嵌入式光电设备控制节点，控制旧的嵌入式设备，便可以将旧的嵌入式设备方便的接入到新的系统中。
具体实施方式
14.本发明构建的面向嵌入式的光电设备控制节点由以下部分组成：
15.1)数据处理单元，包括处理器cpu、可编程逻辑fpga、ddr内存、flash存储器、nvram存储器、电源单元、时钟单元、复位单元、以太网接口单元、rs422接口单元、rs232接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元；其中，处理器cpu至少具有 2个以太网控制器；处理器cpu、ddr内存、flash存储器和nvram存储器共同为操作系统和嵌入式光电设备控制节点的应用程序提供硬件运行环境，并为以太网接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元提供支持；嵌入式光电设备控制节点的应用程序的镜像存储在flash存储器；操作系统和嵌入式光电设备控制节点的应用程序上电后被加载到ddr内存中运行；nvram存储器存储嵌入式光电设备控制节点的应用程序的配置信息和重启后需要保持的状态信息；可编程逻辑fpga实现rs422和rs232通讯协议，并为复位单元提供支持；电源单元为嵌入式光电设备控制节点提供指定功率的电源，并控制上电顺序；时钟单元为处理器cpu、可编程逻辑fpga、ddr内存、rs422 接口单元提供时钟晶振；复位单元为数据处理单元整体、处理器cpu、以太网接口单元提供复位信号；以太网接口单元、rs422接口单元、rs232接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元为嵌入式光电设备控制节点对外通信提供通信接口。
16.数据处理单元为嵌入式光电设备控制节点提供运行环境以及通信功能。
17.2)嵌入式光电设备控制节点的应用程序，提供接收外部的控制命令和所在嵌入式设备的其它分系统的工作状态和运行结果、控制嵌入式设备及其分系统的运行，总线数据和通用接口处理协议之间的转换，输出嵌入式设备的工作状态、工作结果、目标信息和健康信息；
18.3)嵌入式设备，需要与其它嵌入式设备或其它系统连接的嵌入式设备。
19.实施本发明方案的前置准备工作包括：
20.步骤1：制作嵌入式设备。针对不同的需求，制作对应的嵌入式设备；
21.步骤2：制作数据处理单元。该数据处理单元为通用硬件，不同的嵌入式光电设备控制节点可以复用；
22.步骤3：制作传感器单元。同一类型的传感器为通用硬件，在不同的嵌入式光电设备中可以复用；
23.步骤4：开发通用接口处理协议。该内容为通用功能，不同的嵌入式光电设备控制节点可以复用；
24.步骤5：开发嵌入式光电设备控制节点的应用程序。针对不同的嵌入式设备开发对应的应用程序。
25.本发明的具体实施方式如下：
26.1)将开发的支持通用接口处理协议的嵌入式光电设备控制节点的应用程序以及操作系统烧录到数据处理单元的flash存储器；
27.2)将数据处理单元与嵌入式设备连接，依据嵌入式设备的要求，可以选择以太网、 rs422、rs232、pci-e、srio等总线。如果采用以太网的连接方式，需要分别设置数据处理单元和嵌入式设备的网络地址；
28.3)将数据处理单元与其它系统连接，并设置数据处理单元的网络地址；
29.4)将数据处理单元与传感器分系统连接，并设置数据处理单元的设备地址或者串
口通信参数；
30.5)嵌入式光电设备控制节点上电后，自动加载并运行操作系统，然后依次加载并运行支持通用接口处理协议的嵌入式光电设备控制节点的应用程序；
31.6)嵌入式设备上电后，嵌入式光电设备控制节点与各个分系统及其它系统建立通信连接；
32.7)嵌入式光电设备控制节点接收其它系统的控制命令为并转化为通用接口处理协议，最终生成控制各个分系统的总线命令数据，并发送到各个分系统；
33.8)嵌入式光电设备控制节点周期采集所在嵌入式设备中其它分系统的工作状态、运行结果及目标信息，并转化为通用接口处理协议，最终生成总线数据发送到其它系统；
34.9)嵌入式光电设备控制节点周期执行所在数据处理单元的自检，周期采集所在嵌入式设备中其它分系统的自检信息，并转化为通用接口处理协议，最终生成总线数据发送到其它系统。
技术特征：
1.一种面向嵌入式的光电设备控制节点构建方法，其特征在于：光电设备控制节点的硬件为数据处理单元；通过rs422、rs232、pci-e、srio与光电设备控制节点所在的嵌入式系统中的各个分系统节点建立通信链路，通过以太网与外部系统节点建立通信链路，各个节点均有一个独立的ip地址；采用通用接口处理协议与光电设备控制节点所在的嵌入式系统中的各个分系统节点或者外部系统进行数据通信；根据其它系统的控制命令以及红外传感器的工作状态，生成红外传感器节点的控制命令，控制红外传感器节点的运行，并根据红外传感器输出的图像信息获取并输出目标的角度信息和图像数据；根据其它系统的控制命令以及雷达传感器的工作状态，生成雷达传感器节点的控制命令，控制雷达传感器节点的运行，并根据雷达传感器节点上报的状态信息获取并输出目标的距离和速度信息；根据其它系统的控制命令以及激光传感器的工作状态，生成激光传感器节点的控制命令，控制激光传感器节点的运行，并根据激光传感器节点上报的状态信息获取并输出目标的距离和角度信息；根据其它系统的控制命令以及伺服控制系统的工作状态，生成伺服控制命令，使其在规定的范围按照要求的速度转动；控制光电设备控制节点的运行，并输出工作状态、工作结果、目标信息和健康信息。所述的数据处理单元包括处理器cpu、可编程逻辑fpga、ddr内存、flash存储器、nvram存储器、电源单元、时钟单元、复位单元、以太网接口单元、rs422接口单元、rs232接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元；其中，处理器cpu至少具有2个以太网控制器；处理器cpu、ddr内存、flash存储器和nvram存储器共同为操作系统和嵌入式光电设备控制节点的应用程序提供硬件运行环境，并为以太网接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元提供支持；嵌入式光电设备控制节点的应用程序的镜像存储在flash存储器；操作系统和嵌入式光电设备控制节点的应用程序上电后被加载到ddr内存中运行；nvram存储器存储嵌入式光电设备控制节点的应用程序的配置信息和重启后需要保持的状态信息；可编程逻辑fpga实现rs422和rs232通讯协议，并为复位单元提供支持；电源单元为嵌入式光电设备控制节点提供指定功率的电源，并控制上电顺序；时钟单元为处理器cpu、可编程逻辑fpga、ddr内存、rs422接口单元提供时钟晶振；复位单元为数据处理单元整体、处理器cpu、以太网接口单元提供复位信号；以太网接口单元、rs422接口单元、rs232接口单元、pci-e接口单元、srio接口单元为嵌入式光电设备控制节点对外通信提供通信接口。所述的嵌入式光电设备控制节点的应用程序，提供接收外部的控制命令和所在嵌入式设备的其它分系统的工作状态和运行结果、控制嵌入式设备及其分系统的运行，总线数据和通用接口处理协议之间的转换，输出嵌入式设备的工作状态、工作结果、目标信息和健康信息。2.如权利要求1所述的一种面向嵌入式的光电设备控制节点构建方法，其特征在于：所述的采用通用接口处理协议与光电设备控制节点所在的嵌入式系统中的各个分系统节点或者外部系统进行数据通信的具体内容包括：通用接口处理协议与底层总线解耦，同时也不依赖具体的总线接口协议；嵌入式光电设备控制节点采用通用接口处理协议；其中，嵌入式光电设备控制节点采用通用接口处理协议的具体方式为：将嵌入式光电设备控制节点接收的总线控制命令转换为通用接口处理协议；根据通用接口处理协议生成工作状态、工作结果、目标信息和健康信息的总线数据；将嵌入式光电设备控制节点接收的分系统工作状态和工作结果转换为通用接口处理协议；根据通用接口处理协议生成控制分
系统的总线命令数据。3.如权利要求1所述的一种面向嵌入式的光电设备控制节点构建方法，其特征在于：所述的控制光电设备控制节点的运行，并输出工作状态、工作结果、目标信息和健康信息是指：嵌入式光电设备控制节点接收其它系统的控制命令为并转化为通用接口处理协议，生成控制各个分系统的总线命令数据，并发送到各个分系统；嵌入式光电设备控制节点周期采集所在嵌入式设备中其它分系统的工作状态、运行结果及目标信息，并转化为通用接口处理协议，最终生成总线数据发送到其它系统；嵌入式光电设备控制节点周期执行所在数据处理单元的自检，周期采集所在嵌入式设备中其它分系统的自检信息，并转化为通用接口处理协议，最终生成总线数据发送到其它系统。
技术总结
本发明提供了一种面向嵌入式的光电设备节点构建方法。通过构建数据处理单元、采用通用接口处理协议、定义嵌入式光电设备之间以及与其它分系统设备之间的通信方式，实现嵌入式光电设备的数据处理、与其它分系统的快速接入、多台嵌入式光电设备的分布式部署和互联互通，从而提高嵌入式光电设备的复用性，降低嵌入式光电设备更新和维护的难度。入式光电设备更新和维护的难度。
