CN205829664U

CN205829664U - 一种通信网关装置处理电路

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Publication number: CN205829664U
Application number: CN201620682892.2U
Authority: CN
Inventors: 刘群; 过其峰; 田小锋; 张可; 杨建旭; 刘进进; 袁堃; 刘鸿涛
Original assignee: Anhui Nari Jiyuan Power Grid Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Nari Jiyuan Power Grid Technology Co Ltd
Priority date: 2016-07-02
Filing date: 2016-07-02
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2026-07-02

Abstract

本实用新型公开了一种通信网关装置处理电路，包括：微处理器，电源模块、RJ45网络通讯模块、RS485串口通讯模块、实时时钟模块、SD卡模块、USB模块和指示灯模块；所述微处理器上设置并行接口、串行接口、IIC接口、MMC接口和USB0接口，所述RJ45网络通讯模块通过并行接口与微处理器连接，所述RS485串口通讯模块通过串行接口与微处理器连接，实时时钟模块通过IIC接口与微处理器连接，SD卡模块和USB模块分别通过MMC接口和USB0接口与微处理器连接，所述电源模块为微处理器、RJ45网络通信模块、RS485串口通讯模块、和时钟模块供电，所述微处理器的输出端连接指示灯模块。本实用新型体积小，精度高，干扰小，可靠性高，安全性高，电路简单易实用。

Description

一种通信网关装置处理电路

技术领域

本实用新型涉及一种通信网关装置，属于建筑智能化领域，以建筑物为平台，同时具备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等等，集合结构、系统、服务、管理并优化组合为一体，目的是向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。

背景技术

随着经济和社会的发展，人们对工作、生活环境要求越来越高。建筑物内用电设备的数量和种类也越来越多，使得智能建筑技术对建筑内设备的管理、维护越来越复杂。自动化控制技术为智能建筑的发展提供新的方法。随着我国计算机网络技术、现代控制技术、智能卡技术、可视化技术、无线局域网技术、数据卫星通信技术等高科技技术水平的不断提升，智能建筑将会在未来我国的城市建设中发挥更加重要的作用，将会作为现代建筑甚至未来建筑的一个有机组成部分，不断吸收并采用新的可靠性技术，不断实现设计和技术上的突破，为传统的建筑概念赋予新的内容，稳定且持续不断改进才是今后的发展方向。

就智能化建筑基础功能而言，大型公共建筑的智能化已经进入普及阶段。全国各大中城市的新建办公楼宇和商业楼宇等基本都已是智能建筑，这也就意味着公共建筑的智能化已经成为现代建筑的标准配置。然而，智能建筑在国内的发展状况也并不让人满意，系统稳定性差、规约不标准、数据量小、节点多、智能化水平参差不齐，一直是智能建筑屡遭诟病的问题。

近些年，智能一体化设计逐渐在智能建筑行业兴起。简单来说，智能建筑一体化，就是将庞杂的智能控制系统集成在了一起，做到了标准统一、施工方统一。这样就需要通信网关这样的智能终端设备将各个不同类型不同应用的小系统联系成一个大的智能建筑系统，这样一来，系统的稳定性、可靠性都将大大增加。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种通信网关装置处理电路。将各个不同小系统联系成一个大的综合的系统，统一智能化管理。有效的避免了目前市场的管理混乱，小系统各自为政，效率低下的局面；采集精度高，抗干扰能力强，检测范围可调，体积小的处理电路，在智能建筑方面有很好的应用前景。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通信网关装置处理电路，其特征在于，包括：微处理器，电源模块、RJ45网络通讯模块、RS485串口通讯模块、实时时钟模块、SD卡模块、USB模块和指示灯模块；所述微处理器上设置并行接口、串行接口、IIC接口、MMC接口和USB0接口，所述RJ45网络通讯模块通过并行接口与微处理器连接，所述RS485串口通讯模块通过串行接口与微处理器连接，实时时钟模块通过IIC接口与微处理器连接，SD卡模块和USB模块分别通过MMC接口和USB0接口与微处理器连接，所述电源模块为微处理器、RJ45网络通信模块、RS485串口通讯模块、和时钟模块供电，所述微处理器的输出端连接指示灯模块。

进一步地，所述电源模块包括压敏电阻RV2、空气放电管GDT1、共模电感L3、DC-DC电源转换器、退耦电容C39、C40、C42、C43、储能电感L5和瞬态抑制二极管DK1组成的12V转换为5V的电源电路，其中空气放电管与压敏电阻并联连接在12V直流电源输出端，压敏电阻的输出端依次连接共模电感L3和DC-DC电源转换器，其中DC-DC电源转换器的输入端和输出端分别连接退耦电容C39、C40、C42、C43，DC-DC电源转换器的输出端还连接储能电感L5和瞬态抑制二极管DK1，5V输出端连接3.3V稳压电源，其中3.3V稳压电源的输入端和输出端连接退耦电容C85、C86、C87、C88。

进一步地，所述DC-DC电源转换器采用电源转换芯片AP1501，所述3.3V稳压电源采用线性稳压电源LM1085。

进一步地，所述RJ45网络通讯模块包括通信控制芯片AR8031，RJ45接口，阻抗匹配电阻R20、R21、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R30、R31、R33、R36，储能电感L1和FB2，无源晶体Y6,以及电源退耦电容C10、C11、C14、C15、C16、C17、C18、C19；其中微处理器的并行接受数据端口RGMII_RXD0、RGMII_RXD1、RGMII_RXD2、RGMII_RXD3和并行发送数据端口RGMII_TXD0、RGMII_TXD1、RGMII_TXD2、RGMII_TXD3通过通信控制芯片AR8031生成四对差分数据ETH1_TRX0_P与ETH1_TRX0_N、ETH1_TRX1_P与ETH1_TRX1_N、ETH1_TRX2_P与ETH1_TRX2_N、ETH1_TRX3_P与ETH1_TRX3_N，然后通过RJ45接口实现对外的10/100/1000Mbps高速网络通信。

进一步地，所述RS485串口通讯模块包括ADM2582E芯片、输入端退耦电容C49、C50、C57和C58、输出端退耦电容C53和C54，其中ADM2582E芯片内部集成有隔离电源，输入VDD_3.3V和GND经隔离后输出VCC_485_0和GND_485_0独立电源。从微控制器输出的TTL电平发信号：UART0_TXD、收信号：UART0_RXD，方向控制信号：UART0_DIR经过ADM2582E芯片后，输出隔离后差分信号0_RS485_A+和0_RS485_B-。

进一步地，所述时钟模块包括实时时钟芯片DS1337、无源晶体Y3，时钟输入和输出匹配电容C90和C91，二极管D17和纽扣电池BT1，时钟芯片通过IIC接口与微处理器连接，由无源晶体Y3、电容C90和C91组成的晶振电路，二极管D17、电阻R115、电容C92以及纽扣电池BT1构成时钟芯片的独立供电电路。

进一步地，所述SD卡模块包括滤波电容C36和C37，上拉电阻R72、R73、R74、R75、R76、R77和R78，瞬态抑制二极管D23、D24和D25以及SD卡接口，其中SD卡接口与微处理器的存储卡MMC接口连接，其中MMC0_DAT0、MMC0_DAT1、MMC0_DAT2和MMC0_DAT3是SD卡接口的四路并行数据线，MMC0_CLK是SD卡接口的时钟线，MMC0_CMD是SD卡接口的命令传输线。

进一步地，所述USB模块包括MiniUSB接口，滤波电容C106和C107，瞬态抑制二极管D18，微处理器的USB0接口连接MiniUSB接口，其中USB0_D_P与USB0_D_N是USB通信的差分数据信号线，USB_DC与GND是USB对外的供电电源。

进一步地，所述指示灯模块包括直插发光二极管D11，电阻R21、电阻R22、电阻R38、三极管Q11；其中直插发光二极管D11的阳极通过电阻R38与VDD_5V连接，直插发光二极管D11的阴极与三极管Q11的集电极连接，三极管Q11的基极通过电阻R21与AM335X主控芯片IO管脚UART5_TX_LED连接，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的发射极还通过电阻R22与AM335X主控芯片IO管脚UART5_TX_LED连接。

进一步地，所述微控制器采用ARM-AM3354芯片。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型一种通信网关装置处理电路该电路具有体积小，精度高，干扰小，可靠性高，安全性高以及电路简单易实用，在智能用电领域有较好应用前景，通信网关装置还能够实现多种非标准规约的接入和数据解析，再通过某一标准规约进行数据远程，使得远端的节点数据能在任何地点获取，信息数据有系统内门禁，消防，防盗等等告警信息、远程读取系统运行状况、远程控制开关门闸，消除报警等等动作。该设备的应用将极大的方便了门禁，消防，防盗等等子系统的运行管理、提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种通信网关装置处理电路结构图；

图2为本实用新型提供的DC12V转5V的电源模块结构图；

图3为本实用新型提供的DC5V转3.3V的电源模块结构图；

图4为本实用新型提供的RJ45网络通讯模块电路结构图；

图5为本实用新型提供的RS485通讯模块电路结构图；

图6为本实用新型提供的实时时钟模块电路结构图；

图7为本实用新型提供的SD卡模块电路结构图；

图8为本实用新型提供的USB模块电路结构图；

图9为本实用新型提供的指示灯模块电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：

本实用新型提供的一种通信网关装置处理电路，是针对电力、建筑智能化等行业，是对动力、安全警卫、灯光控制、环境、安防等现场数据监测和设备控制进行规约转换而设计生产的一款高可靠性的工业级通信处理产品。通信网关装置是适用于建筑智能化的智能终端系列产品之一，其在电力系统中可与变电站智能辅助监控系统紧密结合，实现从传统的被动监控模式向主动监控模式转变，接入动力、环境监测、设备远程控制、安全警卫、灯光控制等子系统信息。本实用新型提供的通信网关装置处理电路，主要实现通信规约转换功能，把通过串口进行的通信规约数据采集后通过网口进行网络IEC104规约输出，实现规约输出的标准化，达到建筑智能化和信息化。通过信号的转换以满足智能变电站对综合辅助系统提出的新需求。

参见图1，为本实用新型提供的一种通信网关装置处理电路结构图。

如图1所示，一种通信网关装置处理电路，其特征在于，包括：微处理器，电源模块、RJ45网络通讯模块、RS485串口通讯模块、实时时钟模块、SD卡模块、USB模块和指示灯模块；所述微处理器上设置并行接口、串行接口、IIC接口、MMC接口和USB0接口，所述RJ45网络通讯模块通过并行接口与微处理器连接，所述RS485串口通讯模块通过串行接口与微处理器连接，实时时钟模块通过IIC接口与微处理器连接，SD卡模块和USB模块分别通过MMC接口和USB0接口与微处理器连接，所述电源模块为微处理器、RJ45网络通信模块、RS485串口通讯模块、和时钟模块供电，所述微处理器的输出端连接指示灯模块。

参见图2和图3，其中图2为本实用新型提供的DC12V转5V的电源模块结构图；图3为本实用新型提供的DC5V转3.3V的电源模块结构图。

如图2和图3所示，本实用新型提供的电源模块由两部分组成，一个是DC12V转DC5V电路，另一个是DC5V转DC3.3V电路。DC12V转DC5V电路的实现方式是先将外部接入的12V直流电通过压敏电阻RV2、空气放电管GDT1以及共模电感L3以提升内部电源的抗干扰能力和稳定性，然后通过DC-DC电源转换芯片AP1501实现DC12V转DC5V。C39、C40、C42、C43是电源转换芯片AP1501的退耦电容，L5是AP1501的储能电感，DK1是瞬态抑制二极管。DC5V转DC3.3V电路的实现方式是将AP1501产生的DC5V经过线性稳压电源LM1085产生DC3.3V。C85、C86、C87、C88是线性稳压电源芯片的退耦电容。

参见图4，为本实用新型提供的RJ45网络通讯模块电路结构图。

如图4所示，RJ45网络通讯模块采用网络通讯芯片AR8031，微控制器ARM-AM3354的并行接受数据RGMII_RXD0、RGMII_RXD1、RGMII_RXD2、RGMII_RXD3和并行发送数据RGMII_TXD0、RGMII_TXD1、RGMII_TXD2、RGMII_TXD3通过网络通讯芯片AR8031生成四对差分数据ETH1_TRX0_P与ETH1_TRX0_N、ETH1_TRX1_P与ETH1_TRX1_N、ETH1_TRX2_P与ETH1_TRX2_N、ETH1_TRX3_P与ETH1_TRX3_N，然后通过RJ45接口实现对外的10/100/1000Mbps高速网络通信。R20、R21、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R30、R31、R33、R36是数据和时钟信号线的阻抗匹配电阻，L1和FB2是储能电感，Y6为无源晶体,C10、C11、C14、C15、C16、C17、C18、C19是AR8031芯片的电源退耦电容。

参见图5，为本实用新型提供的RS485通讯模块电路结构图。

如图5所示，RS485串口通讯模块为6路RS485串口中的一个，其通过ADM2582E芯片实现，ADM2582E芯片内部集成有隔离电源，输入VDD_3.3V和GND经隔离后输出VCC_485_0和GND_485_0独立电源。从ARM主控芯片输出的TTL电平发信号：UART0_TXD、收信号：UART0_RXD，方向控制信号：UART0_DIR经过ADM2582E后，输出隔离后差分信号0_RS485_A+和0_RS485_B-。C49、C50、C57和C58为输入端退耦电容、C53和C54为输出端退耦电容。

参见图6，为本实用新型提供的实时时钟模块电路结构图。

如图6所示，所述时钟模块采用实时时钟芯片DS1337，通过IIC接口接入实时时钟芯片DS1337，配合板载电源或纽扣电池实现实时时钟功能。Y3是无源晶体，C90和C91是时钟输入和输出匹配电容，D17是用于控制纽扣电池电源单向供电的二极管，BT1是纽扣电池座，可接入3.3V纽扣电池。

本实用新型实施例中，微控制器采用 contex-48 AM335X型号的CPU处理器，优选的，采用ARM-AM3354芯片。

参见图7，为本实用新型提供的SD卡模块电路结构图。

如图7所示，SD卡模块与微控制器ARM-AM3354的存储卡MMC接口连接以实现SD卡存储功能。其中MMC0_DAT0、MMC0_DAT1、MMC0_DAT2和MMC0_DAT3是SD卡接口的四路并行数据线，MMC0_CLK是SD卡接口的时钟线，MMC0_CMD是SD卡接口的命令传输线。C36和C37是滤波电容，R72、R73、R74、R75、R76、R77和R78是上拉电阻，D23、D24和D25是瞬态抑制二极管。

参见图8，为本实用新型提供的USB模块电路结构图。

如图8所示，USB模块与微控制器ARM-AM3354的USB0接口通过连接MiniUSB接口以实现USB通信功能。其中USB0_D_P与USB0_D_N是USB通信的差分数据信号线，USB_DC与GND是USB对外的供电电源。C106和C107是滤波电容，D18是瞬态抑制二极管。

参见图9，为本实用新型提供的指示灯模块电路结构图。

如图9所示，指示灯模块是多路指示灯电路中的一个，其它部分指示灯电路相同，LED指示灯模块，它采用直插发光二极管D11，正端经R38，阻值为4.7K，接入VDD_5V,负端接Q11三极管C极，Q11三极管B极经4.7K电阻接AM335X主控芯片IO管脚，管脚为UART5_TX_LED，Q11三极管E极接地，并经100Ω电阻接AM335X主控芯片管脚，AM335X主控芯片程序控制IO管脚高低电平控制发光二极管亮灭，高电平为亮，低电平为灭。

本实用新型一种通信网关装置处理电路该电路具有体积小，精度高，干扰小，可靠性高，安全性高以及电路简单易实用，在智能用电领域有较好应用前景。通信网关装置还能够实现多种非标准规约的接入和数据解析，再通过某一标准规约进行数据远程，使得远端的节点数据能在任何地点获取，信息数据有系统内门禁，消防，防盗等等告警信息、远程读取系统运行状况、远程控制开关门闸，消除报警等等动作。该设备的应用将极大的方便了门禁，消防，防盗等等子系统的运行管理、提高工作效率。

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。

Claims

1.一种通信网关装置处理电路，其特征在于，包括：微处理器，电源模块、RJ45网络通讯模块、RS485串口通讯模块、实时时钟模块、SD卡模块、USB模块和指示灯模块；所述微处理器上设置并行接口、串行接口、IIC接口、MMC接口和USB0接口，所述RJ45网络通讯模块通过并行接口与微处理器连接，所述RS485串口通讯模块通过串行接口与微处理器连接，实时时钟模块通过IIC接口与微处理器连接，SD卡模块和USB模块分别通过MMC接口和USB0接口与微处理器连接，所述电源模块为微处理器、RJ45网络通信模块、RS485串口通讯模块、和时钟模块供电，所述微处理器的输出端连接指示灯模块。

2.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述电源模块包括压敏电阻RV2、空气放电管GDT1、共模电感L3、DC-DC电源转换器、退耦电容C39、C40、C42、C43、储能电感L5和瞬态抑制二极管DK1组成的12V转换为5V的电源电路，其中空气放电管与压敏电阻并联连接在12V直流电源输出端，压敏电阻的输出端依次连接共模电感L3和DC-DC电源转换器，其中DC-DC电源转换器的输入端和输出端分别连接退耦电容C39、C40、C42、C43，DC-DC电源转换器的输出端还连接储能电感L5和瞬态抑制二极管DK1，5V输出端连接3.3V稳压电源，其中3.3V稳压电源的输入端和输出端连接退耦电容C85、C86、C87、C88。

3.根据权利要求2所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述DC-DC电源转换器采用电源转换芯片AP1501，所述3.3V稳压电源采用线性稳压电源LM1085。

4.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述RJ45网络通讯模块包括通信控制芯片AR8031，RJ45接口，阻抗匹配电阻R20、R21、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R30、R31、R33、R36，储能电感L1和FB2，无源晶体Y6,以及电源退耦电容C10、C11、C14、C15、C16、C17、C18、C19；其中微处理器的并行接受数据端口RGMII_RXD0、RGMII_RXD1、RGMII_RXD2、RGMII_RXD3和并行发送数据端口RGMII_TXD0、RGMII_TXD1、RGMII_TXD2、RGMII_TXD3通过通信控制芯片AR8031生成四对差分数据ETH1_TRX0_P与ETH1_TRX0_N、ETH1_TRX1_P与ETH1_TRX1_N、ETH1_TRX2_P与ETH1_TRX2_N、ETH1_TRX3_P与ETH1_TRX3_N，然后通过RJ45接口实现对外的10/100/1000Mbps高速网络通信。

5.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述RS485串口通讯模块包括ADM2582E芯片、输入端退耦电容C49、C50、C57和C58、输出端退耦电容C53和C54，其中ADM2582E芯片内部集成有隔离电源，输入VDD_3.3V和GND经隔离后输出VCC_485_0和GND_485_0独立电源。从微控制器输出的TTL电平发信号：UART0_TXD、收信号：UART0_RXD，方向控制信号：UART0_DIR经过ADM2582E芯片后，输出隔离后差分信号0_RS485_A+和0_RS485_B-。

6.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述时钟模块包括实时时钟芯片DS1337、无源晶体Y3，时钟输入和输出匹配电容C90和C91，二极管D17和纽扣电池BT1，时钟芯片通过IIC接口与微处理器连接，由无源晶体Y3、电容C90和C91组成的晶振电路，二极管D17、电阻R115、电容C92以及纽扣电池BT1构成时钟芯片的独立供电电路。

7.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述SD卡模块包括滤波电容C36和C37，上拉电阻R72、R73、R74、R75、R76、R77和R78，瞬态抑制二极管D23、D24和D25以及SD卡接口，其中SD卡接口与微处理器的存储卡MMC接口连接，其中MMC0_DAT0、MMC0_DAT1、MMC0_DAT2和MMC0_DAT3是SD卡接口的四路并行数据线，MMC0_CLK是SD卡接口的时钟线，MMC0_CMD是SD卡接口的命令传输线。

8.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述USB模块包括MiniUSB接口，滤波电容C106和C107，瞬态抑制二极管D18，微处理器的USB0接口连接MiniUSB接口，其中USB0_D_P与USB0_D_N是USB通信的差分数据信号线，USB_DC与GND是USB对外的供电电源。

9.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述指示灯模块包括直插发光二极管D11，电阻R21、电阻R22、电阻R38、三极管Q11；其中直插发光二极管D11的阳极通过电阻R38与VDD_5V连接，直插发光二极管D11的阴极与三极管Q11的集电极连接，三极管Q11的基极通过电阻R21与AM335X主控芯片IO管脚UART5_TX_LED连接，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的发射极还通过电阻R22与AM335X主控芯片IO管脚UART5_TX_LED连接。

10.根据权利要求1所述的一种通信网关装置处理电路，其特征在于，所述微控制器采用ARM-AM3354芯片。