CN201051741Y - 光纤多业务接入设备 - Google Patents

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CN201051741Y CNU2007200317411U CN200720031741U CN201051741Y CN 201051741 Y CN201051741 Y CN 201051741Y CN U2007200317411 U CNU2007200317411 U CN U2007200317411U CN 200720031741 U CN200720031741 U CN 200720031741U CN 201051741 Y CN201051741 Y CN 201051741Y
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高慧
张晓龙
刘朝阳
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Abstract

本实用新型公开了一种光纤多业务接入设备，包括控制及存储模块，主控芯片采用ARM7实现，用以处理各个接口的数据进行协议转换；RS232/RS485接口模块，用以完成RS232电平的转换和RS485总线的数据收发；CAN接口模块，用以完成CAN总线的数据收发；扩展RS485接口模块，完成RS485总线的数据收发，同时为远端设备供电；系统以太网模块，为ARM7以太网接口的扩展，用以实现其他端口到以太网端口的转发；以太网交换模块，用以实现多个以太网端口的二层数据交换，将各个以太网接口的数据交换到上行以太网光口接入光纤主干传输网传送至服务器，从而实现了CAN总线、RS485总线、以太网接口等多业务、多接口数据接入光纤传输网的功能。

Description

光纤多业务接入设备
技术领域
本实用新型涉及一种数据传输设备，特别涉及一种光纤多业务接入设备。
背景技术
随着各种信息技术的发展，煤矿行业的企业信息化越来越得到国家得重视，无线调度、人员考勤定位、环境及视频监控、工业自动化控制等系统逐步得到广泛得应用。光端机由于接口种类单一无法满足多业务多接口接入的需求，也不具备综合的数据传输网络组网能力，造成井下光缆的重复布线。
为了满足井下多业务综合平台的需求，工业以太网已日益成为井下的主干传输网络首选方案，工业以太网下行通常采用快速以太网接口，介质为光纤或电缆。而煤矿系统人员考勤定位、环境监控和工业自动化控制等设备通常采用RS485总线和CAN总线，以太网电缆接口由于传输距离的限制只适合近距离连接。如何将各种总线接入光纤主干网也成为煤矿数字信息化的一个重要问题。目前市场上也出现同类产品，但多数设备接口单一，成本较高，单独组网没有网管功能。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种具有多种接口光纤多业务接入设备，能够将井下常用的RS485总线、CAN总线、以太网光口和电口接入到以太网光纤主干网上，将人员考勤定位系统、环境监控系统和工业自动化控制系统等多种业务平台的数据通过主干网透明传至井上的各个服务器。同时可以直接提供100M光纤自组网，并带有网管功能，以满足部分矿井的低成本高带宽组网的需求，并具有接入灵活，经济实用等特点。
实现上述发明目的的技术解决方案是：一种光纤多业务接入设备，包括：
一控制及存储模块，负责处理各个接口的数据进行协议转换；
一RS232/RS485接口模块，用于完成RS232接口和RS485总线的数据收发；
一现场总线接口模块，用于完成现场总线的数据收发；
一扩展RS485接口模块，用于完成RS485总线的数据收发；
一系统以太网模块，用于完成以太网接口的数据转发；
一以太网交换模块，用于完成多个以太网端口的二层交换，将各个以太网接口的数据交换到上行以太网光口接入光纤主干传输网传送至服务器；
RS232接口、RS485总线、现场总线的数据通过控制及存储模块处理转换为TCP/IP协议，由系统以太网接口模块发送到以太网交换模块，并交换到上行以太网光口传送至光纤主干网传输到服务器，其他下行以太网端口的数据将直接通过以太网交换模块交换到上行以太网口。
所述控制及存储模块包括主控芯片和存储芯片。
所述控制及存储模块的控制核心是ARM7系列芯片，存储单元包括扩展的FLASH和SRAM。
RS232/RS485接口模块包括RS232和RS485接口芯片，用以完成RS232接口和RS485总线的通信，其中RS485端口为隔离设计。
所述现场总线接口模块用于CAN或其它总线数据的收发并送至控制及存储模块处理。
扩展RS485接口模块用于RS485总线的数据收发并送至控制及存储模块处理，同时为远端设备供电。
系统以太网模块用于以太网数据的转发，负责将控制及存储模块处理后的各总线接口数据送至以太网交换模块。
所述以太网交换模块包括二层以太网交换芯片ISA总线数据地址的译码在现场可编程门阵列中完成和以太网光口及电口接口电路，控制及存储模块通过串行线配置以太网交换芯片，完成下行以太网口到上行以太网口的数据交换，包括光口和电口。
本实用新型基于现有芯片和元器件组合应用，将其组成一个装置，电路采用本质安全设计能够应用于井下，具有RS485接口、CAN接口、以太网的光口和电口，利用工业级ARM7系列的芯片完成RS485接口、CAN接口到以太网接口的数据协议转换，通过二层以太网交换芯片完成ARM7系统的以太网接口到多个以太网接口之间的交换，包括电口和光口，同时由ARM7芯片对以太网交换芯片实施网管配置。
正如上所述，由于本实用新型具备RS232、RS485、现场总线和以太网等多种数据的接口，可以将井下通用设备总线接入进来，通过数据处理、协议转换和以太网交换模块将多种接口的数据转发到光纤主干网传输到服务器，同时RS485总线和现场总线通过ID号的不同来区分不同的业务，实现多业务接入共享传输平台。同时本设备具备组网能力，可以直接组成具备网管的光纤传输主干网，将多种接口的数据直接传输到服务器，简化了网络拓扑结构，但带宽受限。总之，本实用新型具有灵活实用，接口丰富，成本低等特点。
附图说明
附图1：本实用新型的功能模块结构框图；
附图2：数据流示意图；
附图3：接入主干网组网图；
附图4：树型光纤传输组网图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本实用新型，以下结合附图对本实用新型的详细技术内容作进一步的详细说明。
参见附图。如图1所示，本实用新型光纤多业务接入设备以模块为主构成，包括控制及存储模块的控制核心是信道数据ARM7系列芯片，存储单元包括扩展的FLASH和SRAM，用于控制电路板的所有模块；RS232/RS485接口模块含有RS232和RS485接口芯片，用以完成RS232接口和RS485总线的通信，其中RS485端口为隔离设计；CAN接口模块包括CAN收发器和隔离电路，主要完成CAN总线数据的收发；系统以太网接口模块包括嵌入式以太网芯片及外围，由ARM7数据总线控制，主要完成以太网数据的收发；扩展RS485接口模块包括多路串口扩展芯片、RS485接口芯片、隔离及供电电路；以太网交换模块包括二层以太网交换芯片ISA总线数据地址的译码在现场可编程门阵列中完成和以太网光口及电口接口电路，ARM7通过串行线配置以太网交换芯片，完成下行以太网口到上行以太网口的数据交换，包括光口和电口。RS232接口、RS485总线、CAN总线的数据通过ARM7处理转换为TCP/IP协议，由系统以太网接口模块发送到以太网交换模块，并交换到上行以太网光口传送至光纤主干网传输到服务器，其他下行以太网端口的数据将直接通过以太网交换模块交换到上行以太网口。同时本设备具备组网能力，可以直接组成具备网管的光纤传输主干网，满足数据传输的需求。
图1中所示模块主要完成以下功能：
1.接入RS232接口数据，控制及存储模块将RS232数据转发到系统以太网接口，通过以太网交换上行传送至服务器，RS232只适合近距离传输；
2.接入RS485总线数据，控制及存储模块将RS485数据转发到系统以太网接口，通过以太网交换上行传送至服务器，RS485端口本安设计适合井下总线传输，；扩展RS485端口同时可以共用通信传输电缆为远端设备供电，既解决了井下供电问题，也减少了矿用电缆的成本；
3.接入CAN总线数据，控制及存储模块将CAN总线数据转发到以太网上，通过以太网交换上行传送至服务器，CAN端口本安设计适合井下总线传输；
4.接入以太网设备数据，将下行以太网数据通过以太网交换上行传送至服务器，以太网端口本安设计适合井下传输；
5.组成光纤传输网络，扩展CAN总线、RS485总线和以太网接口，作为井下数据传输的主干网，通过控制及存储模块配置以太网交换模块实现网管；
6.具备显示接口，可连接显示板，显示指示灯和数码管等。
本实用新型不仅可以作为光纤接入设备和组网设备，考虑到光纤在井下熔接和成本等问题，该设备也可以作为CAN总线传输网的组网设备，将其他端口的数据转发到CAN总线上，同时具有CAN中继的功能以提高传输距离和总线的可靠性。
图2为数据流示意图，当光纤为主干传输网时，RS232接口、RS485接口、扩展RS485接口、CAN接口的数据通过接口收发器流向控制及存储模块，经过处理转发到系统以太网接口，然后流向以太网交换模块，以太网交换模块将数据交换到上行光接口，完成光纤主干网的接入。
同样，RS232接口、R485接口、扩展RS485接口和以太网接口的数据流也可以流向CAN接口，将CAN总线作为主干传输网。
图3为接入主干网组网图。当井下采用千兆光环网作主干网传输时本实用新型设备作为主干网的接入设备，图中扩展RS485总线连接定位分站；扩展CAN总线连接监控分站；扩展RS485接口连接工业控制设备1，并远端供电；通过以太网电口连接工业控制设备2；对于距离非常远的设备，可采用级联光纤多业务接入设备方式连接，工业控制设备3即通过级联设备接入主干网。
图4为树型光纤传输组网图。光纤多业务接入设备作为主干网的传输设备，简化了网络拓扑结构，网络带宽为100M，协议采用TCP/IP协议。
除此之外，上述装置中，也可用根据需求通过ARM7的数据地址线扩展其他的端口和总线，以满足多种设备接入光纤的需求。

Claims (4)

1.一种光纤多业务接入设备，其特征在于，包括控制及存储模块、RS232/RS485接口模块、现场总线接口模块、扩展RS485接口模块、系统以太网模块和以太网交换模块；
控制及存储模块负责处理各个接口的数据进行协议转换；
RS232/RS485接口模块用于完成RS232接口和RS485总线的数据收发；
现场总线接口模块用于完成现场总线的数据收发；
扩展RS485接口模块用于完成RS485总线的数据收发；
系统以太网模块用于完成以太网接口的数据转发；
以太网交换模块用于完成多个以太网端口的二层交换，将各个以太网接口的数据交换到上行以太网光口接入光纤主干传输网传送至服务器；
RS232接口、RS485总线、现场总线的数据通过控制及存储模块处理转换为TCP/IP协议，由系统以太网接口模块发送到以太网交换模块，并交换到上行以太网光口传送至光纤主干网传输到服务器，其他下行以太网端口的数据将直接通过以太网交换模块交换到上行以太网口。
2.根据权利要求1所述的光纤多业务接入设备，其特征在于所述控制及存储模块包括主控芯片和存储芯片。
3.根据权利要求1或2所述的光纤多业务接入设备，其特征在于所述控制及存储模块的控制核心是ARM7系列芯片，存储单元包括扩展的FLASH和SRAM。
4.根据权利要求1所述的光纤多业务接入设备，其特征在于所述RS232/RS485接口模块包括RS232和RS485接口芯片，用以完成RS232接口和RS485总线的通信，其中RS485端口为隔离设计。
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