CN202583748U - 一种基于串行总线的通信模块 - Google Patents

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李玮
吴晓闯
王耀华
李峰
张建江
白志斌
王玉宏
田涛
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Beijing rockontrol Information Technology Co.,Ltd.
Rockontrol Technology Group Co ltd
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SHANXI LIANHUA WEIYE TECHNOLOGY CO LTD
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Abstract

本实用新型一种基于串行总线的通信模块，属于串行总线通信模块技术领域；所要解决的技术问题是提供一种具有热插拔功能的基于串行总线的通信模块；采用的技术方案是：一种基于串行总线的通信模块，包括MCU核心单元、电源热插拔控制单元、人机交互单元、槽位识别单元、USB接口和RS485接口，所述MCU核心单元的电源端口与电源热插拔控制单元的电源输出端相连，所述USB接口和RS485接口均与MCU核心单元的通讯端口相连，MCU核心单元还连接有人机交互单元和槽位识别单元；本实用新型广泛适用于通讯领域。

Description

一种基于串行总线的通信模块
技术领域
本实用新型一种基于串行总线的通信模块，属于串行总线通信模块技术领域。 
背景技术
随着社会的不断发展，人们生活水平的不断提升，大家对生活环境的质量和社区的安全提出了更高的要求，独立式的报警系统,因为不能够同时进行大范围、多区域、多种参数的环境监控，其缺陷越来越突出。 
RS-485 总线作为一种多点差分数据传输的电气规范，已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一，这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的，正因为此，许多不同领域都采用RS-485 作为数据传输链路，例如：汽车电子、电信设备局域网、智能楼宇等都经常可以见到具有RS-485 接口电路的设备；但是传统的串行总线通信模块不具有插拔功能，不能够直接应用于背板系统。 
实用新型内容
本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种具有热插拔功能的基于串行总线的通信模块。 
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于串行总线的通信模块，包括MCU核心单元、电源热插拔控制单元、人机交互单元、槽位识别单元、USB接口和RS485接口，所述MCU核心单元的电源端口与电源热插拔控制单元的电源输出端相连，所述USB接口和RS485接口均与MCU核心单元的通讯端口相连，MCU核心单元还连接有人机交互单元和槽位识别单元； 
所述电源热插拔控制单元包括有限流保护模块、过压保护模块、热插拔控制器模块、滤波处理模块和电源转换模块，所述限流保护模块的输出端依次串接过压保护模块、热插拔控制器模块和滤波处理模块后与电源转换模块的输入端相连，所述电源转换模块的输出端为电源热插拔控制单元的电源输出端。
所述MCU核心单元采用STM32F103ZE处理器。 
所述电源转换模块的电源输出端包括多个不同电压等级的电源输出端口。 
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：本实用新型采用热插拔电源控制技术，实现了装置带电状态下模块的插入和拔出，能够达到不间断控制，便于应用于各种背板系统中；采用RS485接口价格比较适合，并且具有很强的实用性；扩展了工业系统常用外围接口，扩展性强，满足工业现场的应用。 
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明： 
图1是本实用新型的电路结构示意图；
图中：1为MCU核心单元、2为电源热插拔控制单元、3为人机交互单元、4为槽位识别单元、5为USB接口、6为RS485接口、7为限流保护模块、8为过压保护模块、9为热插拔控制器模块、10为滤波处理模块、11为电源转换模块。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种基于串行总线的通信模块，包括MCU核心单元1、电源热插拔控制单元2、人机交互单元3、槽位识别单元4、USB接口5和RS485接口6，所述MCU核心单元1的电源端口与电源热插拔控制单元2的电源输出端相连，所述USB接口5和RS485接口6均与MCU核心单元1的通讯端口相连，MCU核心单元1还连接有人机交互单元3和槽位识别单元4。 
所述电源热插拔控制单元2包括有限流保护模块7、过压保护模块8、热插拔控制器模块9、滤波处理模块10和电源转换模块11，所述限流保护模块7的输出端依次串接过压保护模块8、热插拔控制器模块9和滤波处理模块10后与电源转换模块11的输入端相连，所述电源转换模块11的输出端为电源热插拔控制单元2的电源输出端，电源转换模块11的电源输出端包括不同电压等级的多个电源输出端口。 
上述限流保护模块7的输入端可以直接与背板电源相连，从背板插槽上取24V直流电，通过限流保护模块7和过压保护模块8对输入的24V直流电进行限流和过压保护，使本实用新型在热插拔过程中产生瞬间尖峰电流和大电压时，能够防止尖峰脉冲进入电路引起永久性和短暂性破坏，上述热插拔控制器模块9中的控制器具有可编程限制电流、过流保护、锁存和自动操作等功能，经热插拔控制器模块9处理后的24V直流电再经滤波处理模块10滤波后，送入电源转换模块11，电源转换模块11将24V电压转换为各电路和模块所需要的不同电压等级的直流电源，为整个装置供电。 
所述MCU核心单元1采用STM32F103ZE处理器，是数据处理核心部分，除了通过满足控制策略的参数计算，记录控制运行的状态以及发生故障时的事件记录之外，还要通过USB通讯完成与上层机之间的数据传输；STM32F103ZE处理器是STM32系列中的32位基于ARM核心的处理器芯片，该系列微处理器具有实用、低价、易学、省电、高速和体积小等特点，还具有低功耗睡眠功能、掉电复位锁定、上电复位电路、看门狗电路等功能。因此，在工业控制、仪器仪表、计算机、家电等诸多领域具有极其广阔的应用。 
上述电源热插拔控制单元2中的热插拔控制器模块9可以采用型号为TPS2491的热插拔控制器，本实用新型电路可以集成在一块电路板中，采用多层PCB设计，提高抗干扰性能。 
上述人机交互单元3可以通过一个嵌入式灯板实现交互功能，共有24个LED显示屏，可显示观测信号的采集、MCU核心单元的运行、报警、状态指示等信息；上述槽位识别单元4由总线驱动器和并行转串行的数据转换器组成，实现对背板槽位信号的采集。 
本实用新型可以通过RS485接口6与串行总线相连，通过通用的ModBus协议，采集各个外设的数据，并放入缓存，相当于RS485的主站，可以携带并采集多达32个基于ModBus总线协议的通用外设数据，同时本实用新型可以通过USB接口5由USB总线进行数据的读取，并传送到控制器完成数据的整个通信过程，整个装置电路结构简单，实现了串行总线通讯，并且所用设备价格低廉，成本较低，实用性强，扩展性强。 
本实用新型可以通过接器与背板相连，实现与其他背板模块的数据传输，这种连接方式安装牢固，没有接线电缆，可以工作于有振动的场合电路结构简单；具有很高的可靠性，可以应用于对可靠性有苛刻要求的系统。 

Claims (3)

1.一种基于串行总线的通信模块，其特征在于：包括MCU核心单元（1）、电源热插拔控制单元（2）、人机交互单元（3）、槽位识别单元（4）、USB接口（5）和RS485接口（6），所述MCU核心单元（1）的电源端口与电源热插拔控制单元（2）的电源输出端相连，所述USB接口（5）和RS485接口（6）均与MCU核心单元（1）的通讯端口相连，MCU核心单元（1）还连接有人机交互单元（3）和槽位识别单元（4）；
所述电源热插拔控制单元（2）包括有限流保护模块（7）、过压保护模块（8）、热插拔控制器模块（9）、滤波处理模块（10）和电源转换模块（11），所述限流保护模块（7）的输出端依次串接过压保护模块（8）、热插拔控制器模块（9）和滤波处理模块（10）后与电源转换模块（11）的输入端相连，所述电源转换模块（11）的输出端为电源热插拔控制单元（2）的电源输出端。
2.根据权利要求1所述的一种基于串行总线的通信模块，其特征在于：所述MCU核心单元（1）采用STM32F103ZE处理器。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于串行总线的通信模块，其特征在于：所述电源转换模块（11）的电源输出端包括多个不同电压等级的电源输出端口。
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