CN202183779U - 串行总线以太网接入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串行总线以太网接入装置，包括电源模块、时钟复位模块、CPU模块、存储器模块和以太网接口模块，其中，所述CPU模块通过内部总线和多个串口隔离模块相连，每个串口隔离模块和串行外围设备相连。本实用新型提供的串行总线以太网接入装置，通过设置多个串口隔离模块，可将多个串行设备高速可靠地接入以太网网络，实现串行设备与以太网之间的数据双向透明传输。

Description

串行总线以太网接入装置

技术领域

本实用新型涉及以太网接入装置，尤其涉及一种串行总线以太网接入装置。

背景技术

随着网络的广泛普及，“让全部设备连接网络”已经成为全世界企业的共识。为了能跟上网络自动化的潮流，不至于失去竞争的优势，必须建立高品位的数据采集、生产监控、即时成本管理的联网系统。利用基于TCP/IP与UDP的串口数据流传输的实现来控制管理的设备硬件，无需投资大量的人力、物力来进行管理、更换或者升级。

串行总线以太网接入装置模块就使得基于TCP/IP与UDP的串口数据流传输成为了可能，它能将多个串行设备连接并能将串行数据流进行选择和处理，把现有的串行数据转化成以太网数据，然后进行以太网的数据管理和数据存取，这样就能将传统的串行数据送上流行的以太网通道，而无需过早淘汰原有的设备，从而提高了现有设备的利用率，节约了投资，还可在既有的网络基础上简化布线复杂度。串行总线以太网接入装置模块完成了串行设备与以太网之间的数据双向透明传输，系统对各种数据进行处理，处理来自串行设备的串行数据流，并进行格式转换，使之成为可以在以太网中传播的数据帧；对来自以太网的数据帧进行判断，并转换成串行数据送达响应的串行设备。

如中国专利号CN201020259987.6的实用新型“同步串口通信服务器”，利用嵌入式通信处理器和嵌入式实时操作系统VxWorks，提供UART设备的互联网接入；中国专利号CN201010225408.0的发明专利“一种基于DSP的工业以太网串口服务器及其控制方法”，发明公开了一种基于DSP的工业以太网串口服务器的控制方法。上述专利公开的技术方案，在接入设备的配置和隔离方面还存在一定的不足，有必要做进一步的改进。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种串行总线以太网接入装置，能将多个串行设备高速可靠地接入以太网网络，实现串行设备与以太网之间的数据双向透明传输。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种串行总线以太网接入装置，包括电源模块、时钟复位模块、CPU模块、存储器模块和以太网接口模块，其中，所述CPU模块通过内部总线和多个串口隔离模块相连，每个串口隔离模块和串行外围设备相连。

上述的串行总线以太网接入装置，其中，所述CPU模块为ARM9芯片模块。

上述的串行总线以太网接入装置，其中，所述串口隔离模块数目为4个。

上述的串行总线以太网接入装置，其中，所述CPU模块通过内部串行总线和调试器相连。

上述的串行总线以太网接入装置，其中，所述电源模块的输出电压为3.3V。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的串行总线以太网接入装置，通过设置多个串口隔离模块，可将多个串行设备高速可靠地接入以太网网络，实现串行设备与以太网之间的数据双向透明传输。

附图说明

图1为本实用新型串行总线以太网接入装置组网构架示意图；

图2为本实用新型串行总线以太网接入装置硬件结构示意图；

图3为本实用新型串行总线以太网接入装置软件构架示意图；

图4为本实用新型串行总线以太网接入装置流程示意图。

图中：

1 电源模块            2 时钟复位模块         3 CPU模块

4 存储器模块          5 以太网接口模块       6 串口隔离模块

7 串行外围设备

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型串行总线以太网接入装置组网构架示意图；图2为本实用新型串行总线以太网接入装置硬件结构示意图。

请参见图1和图2，本实用新型提供的串行总线以太网接入装置包括电源模块1、时钟复位模块2、CPU模块3、存储器模块4和以太网接口模块5，其中，所述CPU模块3通过内部总线和多个串口隔离模块6相连，每个串口隔离模块6和串行外围设备7相连。如图1所示，通过上位机编程配置软件实现接入设备的本体的编程以及对TCP/IP或UDP网络设备的配置、组网，从而实现外围串行设备的通信。上位机软件可以安装网页配置界面，可以将TCP、UDP数据转换到COM端口。默认情况下，串口服务器工作在SERVER,上位机工作在CLIENT模式。由上位机发起TCP/IP连接。

下面进一步介绍本实用新型串行总线以太网接入装置各主要模块：

电源模块1：它是整个设备正常工作的基础。为了降低产品的功耗，在设计中，优先选用3.3V作为产品的主电源，选用的各种芯片包括CPU、FLASH、SDRAM、以太网芯片等都使用3.3V电源。

时钟复位模块2：这部分对电路的稳定工作至关重要。选用18.432MHz晶振来产生CPU芯片所需要的主时钟频率，使CPU处于正常工作，同时选用专门的复位芯片支持自动复位和触点复位按钮。

CPU模块3：本实用新型产品软件需要运行操作系统、TCP/IP协议栈、UDP协议等，为了保证整个系统软件的高实时性及可靠性，因此选用了高性能的ARM9芯片。ARM9芯片使用基于ARM926EJ-S处理器的AT91SAM9260，具备8KB指令以及8KB数据缓存，该芯片还具备外部总线接口，这些外部总线接口中包含了诸多控制器，用于控制SDRAM以及包括NAND Flash和CompactFlash在内的静态存储器。AT91SAM9260还拥有可实现高效系统管理的全功能系统控制器，其中包含了一个复位控制器、关机控制器、时钟管理、高级中断控制器（AIC）、调试单元（DBGU）、周期间隔定时器、看门狗定时器以及实时定时器。应用场合适应于工业控制，智能仪器仪表、以及其他移动智能计算终端等。

以太网和串口电路：ARM9芯片具有10M/100M自适应的以太网MAC控制器，通过MII接口外接以太网物理层芯片，网络变压器和RJ45接头，构成了网络电路模块。串口隔离模块6：实现串口的通信及硬件的隔离，隔离收发模块所使用的是周立功的RSM3485CHT，此模块集成电源隔离、电气RS-485接收芯片和总线保护器件于一身，方便嵌入用户设备，使产品具有连接RS-485网络的功能，从而提高产品的性能。

图3为本实用新型串行总线以太网接入装置软件构架示意图。

请参见图3，本实用新型串行总线以太网接入装置软件设计上采用嵌入式实时操作系统，该平台包含了基本的操作系统内核，底层芯片驱动，高性能的TCP/IP协议栈和其它操作系统组件。根据该装置模块功能和应用可在系统软件上划分为以下任务块，以太网数据处理任务、串口任务、配置任务、设备状态指示控制任务，其它任务为操作系统驱动和内核任务。

图4为本实用新型串行总线以太网接入装置流程示意图。

请参见图4，当该装置模块上电后，首先执行硬件初始化、操作系统初始化，启动状态指示任务，通过指示灯显示程序不同的执行结果，随后配置任务，读取存储在FLASH中的配置信息，如果没有，则继续判断是否接收到上位机配置软件的配置信息，如果有配置数据，则启动以太网处理任务和串口任务，最终实现串行设备与以太网之间的数据双向透明传输。

本实用新型串行总线以太网接入装置工作模式如下：

所有的串行总线以太网接入装置支持下面这些工作模式，可以通过串行总线以太网的管理功能配置相应的工作参数，就可以切换到所需要的模式。

1) TCP/IP Server模式

  监听TCP/IP 端口并等待连接，向串行总线以太网接入装置发起连接的可以是电脑或其他嵌入式网络设备。

2) TCP/IP Client模式

  串行总线以太网接入装置根据设置，向指定的远程主机TCP/IP 端口      发起连接，这些主机必须工作在Server模式。

3) UDP 广播模式

  此模式下，串行总线以太网接入装置将用UDP广播方式进行数据通 讯，默认设置下，数据将被使用UDP方式发往广播地址：255.255.255.255，同时串口服务器从地址：255.255.255.255接收数据，用户也可以根据需  要修改这些参数。

  此模式可以实现单虚拟串口与多个串口服务器进行通讯的方案，也 可以实现一个串口服务器发送多串口服务器接收的一对多透传方案。

4) 串口流转发模式

  串口服务从串口收到数据后，立即将此数据转发到相应的TCP/IP 连接，中间不做任何等待及缓冲，速度快、效率高，但在以Sokcet 方式与  串口服务器通讯时，需要网络端软件自己进行数据帧重组，否则将出现拆包现象。

综上所述，本实用新型为一种串行总线以太网接入装置模块，属于网络化工业控制领域该模块可将最多个串行设备高速、便捷地接入以太网网络， 在工业现场应用方便，设计创新，具有广泛的市场前景。具体效果如下：1) 通过上位机配置软件的灵活配置，任何符合串口协议的设备都可通过该装置接入以太网网络。2)具有4个物理串口，最多可将32台串口设备接入以太网网络，实现以太网与串口之间的双向透明传输。3)4个串口并发处理数据，串口之间相互隔离，处理速度得到了很大提高。单个串口连接多台设备时采用轮询的方式进行数据处理，提高了模块连接多台设备的能力，极大节约了整个系统的成本。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种串行总线以太网接入装置，包括电源模块（1）、时钟复位模块（2）、CPU模块（3）、存储器模块（4）和以太网接口模块（5），其特征在于，所述CPU模块（3）通过内部总线和多个串口隔离模块（6）相连，每个串口隔离模块（6）和串行外围设备（7）相连。

2.如权利要求1所述的串行总线以太网接入装置，其特征在于，所述CPU模块（3）为ARM9芯片模块。

3.如权利要求1或2所述的串行总线以太网接入装置，其特征在于，所述串口隔离模块（6）数目为4个。

4.如权利要求1或2所述的串行总线以太网接入装置，其特征在于，所述CPU模块（3）通过内部串行总线和调试器（9）相连。

5.如权利要求1或2所述的串行总线以太网接入装置，其特征在于，所述电源模块（1）的输出电压为3.3V。

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