專利名稱：串行總線以太網(wǎng)接入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及以太網(wǎng)接入裝置，尤其涉及一種串行總線以太網(wǎng)接入裝置。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，“讓全部設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)”已經(jīng)成為全世界企業(yè)的共識(shí)。為了能跟上網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的潮流，不至于失去競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，必須建立高品位的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)監(jiān)控、即時(shí)成本管理的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。利用基于TCP/IP與UDP的串口數(shù)據(jù)流傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)來(lái)控制管理的設(shè)備硬件，無(wú)需投資大量的人力、物力來(lái)進(jìn)行管理、更換或者升級(jí)。串行總線以太網(wǎng)接入裝置模塊就使得基于TCP/IP與UDP的串口數(shù)據(jù)流傳輸成為了可能，它能將多個(gè)串行設(shè)備連接并能將串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行選擇和處理，把現(xiàn)有的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)存取，這樣就能將傳統(tǒng)的串行數(shù)據(jù)送上流行的以太網(wǎng)通道，而無(wú)需過(guò)早淘汰原有的設(shè)備，從而提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率，節(jié)約了投資，還可在既有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化布線復(fù)雜度。串行總線以太網(wǎng)接入裝置模塊完成了串行設(shè)備與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸，系統(tǒng)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理來(lái)自串行設(shè)備的串行數(shù)據(jù)流，并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，使之成為可以在以太網(wǎng)中傳播的數(shù)據(jù)幀；對(duì)來(lái)自以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行判斷，并轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)送達(dá)響應(yīng)的串行設(shè)備。如中國(guó)專利號(hào)CN201020259987.6的實(shí)用新型“同步串口通信服務(wù)器”，利用嵌入式通信處理器和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，提供UART設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)接入；中國(guó)專利號(hào) CN20101022M08. 0的發(fā)明專利“一種基于DSP的工業(yè)以太網(wǎng)串口服務(wù)器及其控制方法”，發(fā)明公開了一種基于DSP的工業(yè)以太網(wǎng)串口服務(wù)器的控制方法。上述專利公開的技術(shù)方案， 在接入設(shè)備的配置和隔離方面還存在一定的不足，有必要做進(jìn)一步的改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種串行總線以太網(wǎng)接入裝置，能將多個(gè)串行設(shè)備高速可靠地接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)串行設(shè)備與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種串行總線以太網(wǎng)接入裝置，包括電源模塊、時(shí)鐘復(fù)位模塊、CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊和以太網(wǎng)接口模塊，其中，所述CPU模塊通過(guò)內(nèi)部總線和多個(gè)串口隔離模塊相連，每個(gè)串口隔離模塊和串行外圍設(shè)備相連。上述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其中，所述CPU模塊為ARM9芯片模塊。上述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其中，所述串口隔離模塊數(shù)目為4個(gè)。上述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其中，所述CPU模塊通過(guò)內(nèi)部串行總線和調(diào)試器相連。上述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其中，所述電源模塊的輸出電壓為3. 3V。本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本實(shí)用新型提供的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，通過(guò)設(shè)置多個(gè)串口隔離模塊，可將多個(gè)串行設(shè)備高速可靠地接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)串行設(shè)備與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。
圖1為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置組網(wǎng)構(gòu)架示意圖；圖2為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置軟件構(gòu)架示意圖；圖4為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置流程示意圖。圖中1電源模塊2時(shí)鐘復(fù)位模塊3 CPU模塊4存儲(chǔ)器模塊5以太網(wǎng)接口模塊6串口隔離模塊7串行外圍設(shè)備
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖1為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置組網(wǎng)構(gòu)架示意圖；圖2為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置硬件結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參見圖1和圖2，本實(shí)用新型提供的串行總線以太網(wǎng)接入裝置包括電源模塊1、 時(shí)鐘復(fù)位模塊2、CPU模塊3、存儲(chǔ)器模塊4和以太網(wǎng)接口模塊5，其中，所述CPU模塊3通過(guò)內(nèi)部總線和多個(gè)串口隔離模塊6相連，每個(gè)串口隔離模塊6和串行外圍設(shè)備7相連。如圖 1所示，通過(guò)上位機(jī)編程配置軟件實(shí)現(xiàn)接入設(shè)備的本體的編程以及對(duì)TCP/IP或UDP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置、組網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)外圍串行設(shè)備的通信。上位機(jī)軟件可以安裝網(wǎng)頁(yè)配置界面，可以將TCP、UDP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到COM端口。默認(rèn)情況下，串口服務(wù)器工作在SERVER，上位機(jī)工作在 CLIENT模式。由上位機(jī)發(fā)起TCP/IP連接。下面進(jìn)一步介紹本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置各主要模塊電源模塊1 它是整個(gè)設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)。為了降低產(chǎn)品的功耗，在設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選用3. 3V作為產(chǎn)品的主電源，選用的各種芯片包括CPU、FLASH、SDRAM、以太網(wǎng)芯片等都使用3. 3V電源。時(shí)鐘復(fù)位模塊2 這部分對(duì)電路的穩(wěn)定工作至關(guān)重要。選用18. 432MHz晶振來(lái)產(chǎn)生CPU芯片所需要的主時(shí)鐘頻率，使CPU處于正常工作，同時(shí)選用專門的復(fù)位芯片支持自動(dòng)復(fù)位和觸點(diǎn)復(fù)位按鈕。CPU模塊3 本實(shí)用新型產(chǎn)品軟件需要運(yùn)行操作系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧、UDP協(xié)議等， 為了保證整個(gè)系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性及可靠性，因此選用了高性能的ARM9芯片。ARM9芯片使用基于ARM^6EJ-S處理器的AT91SAM擬60，具備8KB指令以及8KB數(shù)據(jù)緩存，該芯片還具備外部總線接口，這些外部總線接口中包含了諸多控制器，用于控制SDRAM以及包括NAND Flash和CompactFlash在內(nèi)的靜態(tài)存儲(chǔ)器。AT91SAM9260還擁有可實(shí)現(xiàn)高效系統(tǒng)管理的全功能系統(tǒng)控制器，其中包含了一個(gè)復(fù)位控制器、關(guān)機(jī)控制器、時(shí)鐘管理、高級(jí)中斷控制器 (AIC)、調(diào)試單元(DBGU)、周期間隔定時(shí)器、看門狗定時(shí)器以及實(shí)時(shí)定時(shí)器。應(yīng)用場(chǎng)合適應(yīng)于工業(yè)控制，智能儀器儀表、以及其他移動(dòng)智能計(jì)算終端等。以太網(wǎng)和串口電路ARM9芯片具有10M/100M自適應(yīng)的以太網(wǎng)MAC控制器，通過(guò)MII接口外接以太網(wǎng)物理層芯片，網(wǎng)絡(luò)變壓器和RJ45接頭，構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)電路模塊。串口隔離模塊6 實(shí)現(xiàn)串口的通信及硬件的隔離，隔離收發(fā)模塊所使用的是周立功的RSM3485CHT，此模塊集成電源隔離、電氣RS-485接收芯片和總線保護(hù)器件于一身，方便嵌入用戶設(shè)備，使產(chǎn)品具有連接RS-485網(wǎng)絡(luò)的功能，從而提高產(chǎn)品的性能。圖3為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置軟件構(gòu)架示意圖。請(qǐng)參見圖3，本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置軟件設(shè)計(jì)上采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，該平臺(tái)包含了基本的操作系統(tǒng)內(nèi)核，底層芯片驅(qū)動(dòng)，高性能的TCP/IP協(xié)議棧和其它操作系統(tǒng)組件。根據(jù)該裝置模塊功能和應(yīng)用可在系統(tǒng)軟件上劃分為以下任務(wù)塊，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)處理任務(wù)、串口任務(wù)、配置任務(wù)、設(shè)備狀態(tài)指示控制任務(wù)，其它任務(wù)為操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和內(nèi)核任務(wù)。圖4為本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置流程示意圖。請(qǐng)參見圖4，當(dāng)該裝置模塊上電后，首先執(zhí)行硬件初始化、操作系統(tǒng)初始化，啟動(dòng)狀態(tài)指示任務(wù)，通過(guò)指示燈顯示程序不同的執(zhí)行結(jié)果，隨后配置任務(wù)，讀取存儲(chǔ)在FLASH中的配置信息，如果沒(méi)有，則繼續(xù)判斷是否接收到上位機(jī)配置軟件的配置信息，如果有配置數(shù)據(jù)，則啟動(dòng)以太網(wǎng)處理任務(wù)和串口任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)串行設(shè)備與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。本實(shí)用新型串行總線以太網(wǎng)接入裝置工作模式如下所有的串行總線以太網(wǎng)接入裝置支持下面這些工作模式，可以通過(guò)串行總線以太網(wǎng)的管理功能配置相應(yīng)的工作參數(shù)，就可以切換到所需要的模式。1) TCP/IP Server 模式監(jiān)聽TCP/IP端口并等待連接，向串行總線以太網(wǎng)接入裝置發(fā)起連接的可以是電腦或其他嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。2) TCP/IP Client 模式串行總線以太網(wǎng)接入裝置根據(jù)設(shè)置，向指定的遠(yuǎn)程主機(jī)TCP/IP端口發(fā)起連接，這些主機(jī)必須工作在krver模式。3) UDP廣播模式此模式下，串行總線以太網(wǎng)接入裝置將用UDP廣播方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，默認(rèn)設(shè)置下，數(shù)據(jù)將被使用UDP方式發(fā)往廣播地址255. 255. 255. 255，同時(shí)串口服務(wù)器從地址 255. 255. 255. 255接收數(shù)據(jù)，用戶也可以根據(jù)需要修改這些參數(shù)。此模式可以實(shí)現(xiàn)單虛擬串口與多個(gè)串口服務(wù)器進(jìn)行通訊的方案，也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)串口服務(wù)器發(fā)送多串口服務(wù)器接收的一對(duì)多透?jìng)鞣桨浮?)串口流轉(zhuǎn)發(fā)模式串口服務(wù)從串口收到數(shù)據(jù)后，立即將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的TCP/IP連接，中間不做任何等待及緩沖，速度快、效率高，但在以Sokcet方式與串口服務(wù)器通訊時(shí)，需要網(wǎng)絡(luò)端軟件自己進(jìn)行數(shù)據(jù)幀重組，否則將出現(xiàn)拆包現(xiàn)象。綜上所述，本實(shí)用新型為一種串行總線以太網(wǎng)接入裝置模塊，屬于網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)控制領(lǐng)域該模塊可將最多個(gè)串行設(shè)備高速、便捷地接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方便， 設(shè)計(jì)創(chuàng)新，具有廣泛的市場(chǎng)前景。具體效果如下1)通過(guò)上位機(jī)配置軟件的靈活配置，任何符合串口協(xié)議的設(shè)備都可通過(guò)該裝置接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。具有4個(gè)物理串口，最多可將32臺(tái)串口設(shè)備接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)與串口之間的雙向透明傳輸。3)4個(gè)串口并發(fā)處理數(shù)據(jù)，串口之間相互隔離，處理速度得到了很大提高。單個(gè)串口連接多臺(tái)設(shè)備時(shí)采用輪詢的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高了模塊連接多臺(tái)設(shè)備的能力，極大節(jié)約了整個(gè)系統(tǒng)的成本。 雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種串行總線以太網(wǎng)接入裝置，包括電源模塊(1)、時(shí)鐘復(fù)位模塊(2)、CPU模塊(3)、 存儲(chǔ)器模塊(4)和以太網(wǎng)接口模塊(5)，其特征在于，所述CPU模塊(3)通過(guò)內(nèi)部總線和多個(gè)串口隔離模塊(6)相連，每個(gè)串口隔離模塊(6)和串行外圍設(shè)備(7)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其特征在于，所述CPU模塊(3)為 ARM9芯片模塊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其特征在于，所述串口隔離模塊 (6)數(shù)目為4個(gè)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其特征在于，所述CPU模塊(3) 通過(guò)內(nèi)部串行總線和調(diào)試器(9)相連。
5.如權(quán)利要求1或2所述的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，其特征在于，所述電源模塊(1) 的輸出電壓為3. 3V。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種串行總線以太網(wǎng)接入裝置，包括電源模塊、時(shí)鐘復(fù)位模塊、CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊和以太網(wǎng)接口模塊，其中，所述CPU模塊通過(guò)內(nèi)部總線和多個(gè)串口隔離模塊相連，每個(gè)串口隔離模塊和串行外圍設(shè)備相連。本實(shí)用新型提供的串行總線以太網(wǎng)接入裝置，通過(guò)設(shè)置多個(gè)串口隔離模塊，可將多個(gè)串行設(shè)備高速可靠地接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)串行設(shè)備與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。
文檔編號(hào)H04L12/40GK202183779SQ20112028167
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者李乙, 薛吉 申請(qǐng)人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司, 上海電器科學(xué)研究院