以太网、USB、数据管理系统在称重仪表Allto1中的综合应用

　　1 引言

　　随着科学技术的发展, 称重仪表之间的数据共享成为仪表发展的一个重要方向。通过称重仪表的数据共享, 可以实现无人值守称重、分散称重统一结算、防称重作弊等功能, 可以提高企业的管理自动化水平和管理效率, 节约管理成本。仪表数据共享的主要实现途径是仪表的网络化和便携性。基于这一考虑, 本公司研制了一种带有以太网与 USB 接口的全中文界面称重显示仪表 - Allto1 系列高端称重仪表。

　　以太网具有传输速率快、组网灵活, 在企业生产管理中得到了广泛应用。而 TCP/IP 协议不仅可以实现全球 Internet 的互联, 还能用于构建企业内部的Intranet 网络, 实现企业信息的共享和数据交换。TCP/IP 协议应用工业以太网可以让大多数用户能够通过利用现有的以太网技术知识和网络设施来实现数据共享。因此选用 TCP/IP 协议的工业以太网作为称重仪表数据共享的传输网络, 可以与大多数企业的生产管理网络实现无缝连接, 节省安装成本。

　　通用串行口( Universal Serial Bus, USB) 是一种快速灵活的总线接口, 接口支持热插拔, 所有配置都由系统完成, 易于使用。USB2.0 协议传输速度定位在 480Mbps。采用 USB 技术可以非常便捷的将称重数据放入 U 盘或传送到计算机, 而且还可以支持带USB 接口的各种外设, 如: 键盘、鼠标等。

　　数据存储量少, 查询速度慢是目前大多数仪表都存在的缺点。Allto1 系列仪表着重设计了一套方便快捷的数据管理系统, 以解决这一问题。

　　2 Allto1 的原理设计

　　设计方案要求 Allto1 系列称重仪表要具有以下几点功能:

　　( 1) 通用性, 可以连接数字秤台或模拟秤台;

　　( 2) 大容量存储, 具有一个可以存储上万条甚至几万条记录的数据库;

　　( 3) 完善的数据管理系统, 可以通过速查或汇总, 查询数据库记录, 并且可以根据需要将速查结果和汇总结果打印、存入 U 盘或远传到服务器;

　　( 4) 数据共享, 可以将称重记录发送到以太网上其它仪表或服务器上, 形成数据共享, 通过网络终端, 可以实现查询、统计和结算等工作;

　　( 5) 功能丰富, 要具有全中文界面、中文拼音输入、视频监控、打印、大屏幕显示、语音报数等功能。

　　Allto1 系列仪表的研制是一项大型的系统工程, 本文主要介绍数据管理、以太网通信、以及 USB接口三方面的硬件及软件设计。仪表的工作原理如图 1 所示。

　　3 Allto1的硬件设计

　　图 2 为系统的硬件电路示意图。系统选用工作频率可以达到 60MHz 的 32 位 ARM 作为 MCU, 该芯片与嵌入式实时操作系统相结合充分保证了仪表的实时性要求。存储芯片采用 4M 字节的快速flash 芯片, 字编程时间为 14 微秒, 擦除次数十几万次, 以保证能够快速的完成数据的存储、查询和删除。以太网通信采用 16 位 10M/100M以太网驱动芯片以及 RJ45 标准 10M/100M接口, 可以与大多数以太网实现无缝连接。使用符合 USB2.0 协议的 USB驱动芯片, 该芯片使用 OTG 技术, 可以同时支持两路 USB 主机通信和一路从机通信。其他电路设计将不在本文中详细介绍。