CN206332694U - 以太网信号和串口信号与spi信号的转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，该装置包括嵌入式处理器，以太网模块，串口模块，SPI接口；所述嵌入式处理器分别与以太网模块、串口模块和SPI接口连接；以太网通过以太网模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成以太网信号与SPI信号之间的数据格式转换；串口通过串口模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成串口信号与SPI信号之间的数据格式转换。本实用新型能够实现以太网与SPI之间、串口与SPI之间的相互通信，通信方式灵活方便，结构简单。

Description

以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置

技术领域

本实用新型属于控制领域，涉及一种以太网信号和串口信号与SPI信号(串行外设接口信号)的转换装置。

背景技术

目前在市场中，产品要求同时支持多种方式通信，例如RS232、RS485、RJ45、wifi、USB等，若要将几种通信方式均集中在同一控制卡中，增加了产品开发难度和周期，加大了后期产品维护难度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够实现以太网与SPI间、串口与SPI间相互通信的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置包括嵌入式处理器，以太网模块，串口模块，SPI接口；所述嵌入式处理器分别与以太网模块、串口模块和SPI接口连接；以太网通过以太网模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成以太网信号与SPI信号之间的数据格式转换；串口通过串口模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成串口信号与SPI信号之间的数据格式转换。

本实用新型能够实现以太网与SPI之间、串口与SPI之间的相互通信，通信方式灵活方便，结构简单。

进一步，本实用新型还包括存储芯片，所述存储芯片与嵌入式处理器连接。

存储芯片采用SPI模式与嵌入式处理器通信，用于存储网络地址，可实时更改网段等信息，实现产品网络地址可调的功能。

所述以太网模块包括以太网PHY控制器和以太网接口；以太网接口通过以太网PHY控制器与嵌入式处理器连接。

所述以太网模块还可以包括网络变压器；以太网接口通过网络变压器与以太网PHY控制器连接。

所述网络变压器主要用于信号电平耦合，增强信号使其传输距离更远，同时使以太网PHY控制器与外部隔离，以提高整个装置的抗干扰能力。

所述串口模块包括USB转串口芯片和USB接口；USB接口通过USB转串口芯片与嵌入式处理器连接，USB转串口芯片用于信号的电平转换，嵌入式处理器用于完成USB信号与SPI信号之间的数据格式转换。

所述串口模块还可以包括串口选择接口；嵌入式处理器通过串口选择接口与USB转串口芯片连接。

所述串口模块还可以包括双向电平转换模块；串口选择接口通过双向电平转换模块与串口接口连接，双向电平转换模块用于信号的电平转换，嵌入式处理器用于完成串口信号与SPI信号之间的数据格式转换。

嵌入式处理器可以通过串口选择接口选择与USB转串口芯片或是与双向电平转换模块进行通信。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置结构框图。

图2是以太网模块原理示意图。

图3是串口模块原理示意图。

图4是以太网/串口转SPI协议转换示意图。

图5是是SPI转以太网/串口协议转换示意图。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型，下面将结合说明书附图，针对本实用新型涉及到的技术方案进行说明。所说明的内容仅仅是以太网信号和串口信号转换SPI信号的一部分，不是全部的内容。

如图1所示，本实用新型的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置包括嵌入式处理器，存储芯片，以太网模块，串口模块，SPI接口；所述嵌入式处理器分别与存储芯片，以太网模块、串口模块和SPI接口连接；以太网通过以太网模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成以太网信号与SPI信号之间的数据格式转换；串口通过串口模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成串口信号与SPI信号之间的数据格式转换。存储芯片采用SPI模式与嵌入式处理器通信，用于存储网络地址，可实时更改网段等信息，实现产品网络地址可调的功能。

嵌入式处理器采用型号为STM32F407VGT6STM32的STM32控制芯片，其外围电路包括电源、复位模块、JTAG接口和晶振，以使嵌入式处理器能够正常工作，其中的晶振采用25M晶振。

如图2所示，以太网模块包括以太网PHY控制器、网络变压器和以太网接口；以太网接口通过网络变压器与以太网PHY控制器连接，以太网PHY控制器与嵌入式处理器连接。其中网络变压器主要用于信号电平耦合。其一，可以增强信号，使其传输距离更远；其二，使嵌入式处理器和以太网PHY控制器与外部隔离，使整个转换装置抗干扰能力大大增强，而且对构成转换装置的各芯片增加了很大的保护作用；其三，当接到不同电平(如有的以太网PHY控制器是2.5V，有的以太网PHY控制器是3.3V)的网口时，不会对彼此相互通信的设备造成影响。

所述以太网PHY控制器采用DP83848VV芯片，该芯片采用50M晶振；当复位模块复位后，以太网PHY控制器进入复位状态。网络变压器采用H1102NL芯片，以太网接口采用RJ45接口。

如图3所示，所述串口模块包括串口选择接口，USB转串口芯片，USB接口，双向电平转换模块，串口接口；USB接口通过USB转串口芯片与串口选择接口连接，串口接口通过双向电平转换模块与串口选择接口连接；串口选择接口与嵌入式处理器连接。

所述USB转串口芯片采用CP2102芯片，用于将USB信号转换为usart电平信号。

所述双向电平转换模块采用MAX3232串口芯片，用于将串口信号转换为usart电平信号；串口接口采用RJ45(与以太网接口共用一个RJ45，应用以太网未用到的引脚)。

以太网与串口通信均采用中断方式进行，通过标志位的赋值，确定信号处理模式。

表1为以太网/串口输入的协议定义，通信内容为286个字节数据，包括包头、控制位、数据段、数据校验位。控制位包含串口和网络接口标识，用于标注当前通信方式；包含读取和设置指令，用于IP地址等信息的读取和设置。数据段为以太网/串口与SPI间需要转换的内容，数据校验为确保数据的完整性。

表1

如图4所示，以太网/串口数据传输到嵌入式处理器(STM32STM32控制芯片)中，STM32控制芯片对接收到数据进行处理，将D4～D19数据分离出来，判断接收到数据中的标志位，确定将要进行的操作即读取、设置、服务器状态等；将D20～I数据转换为SPI数据传输出去，实现以太网/串口数据转换为SPI数据。

如图5所示，SPI数据经STM32控制芯片，添加标志位、状态位等数据，将SPI的270字节的数据，转换为286字节的数据，通过以太网/串口传输出去，完成SPI与以太网/串口信号的转换。

STM32控制芯片传输至SPI接口的数据，D11为奇偶校验，其校验方法为：D11＝D7+D8+D9+,取低8位。

针对STM32控制芯片，接收数据时，以太网和串口均使用中断模式，当以太网和串口有一种通信方式传输数据时，中断发生将标志位置位，进入相应处理函数，根据通信协议处理数据，进行以太网/串口与SPI转换。

Claims (7)

1.一种以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，其特征在于包括嵌入式处理器，以太网模块，串口模块，SPI接口；所述嵌入式处理器分别与以太网模块、串口模块和SPI接口连接；以太网通过以太网模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成以太网信号与SPI信号之间的数据格式转换；串口通过串口模块、嵌入式处理器、SPI接口与外设进行通信，由嵌入式处理器完成串口信号与SPI信号之间的数据格式转换。

2.根据权利要求1所述的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，其特征在于还包括存储芯片，所述存储芯片与嵌入式处理器连接。

3.根据权利要求1或2所述的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，其特征在于所述以太网模块包括以太网PHY控制器和以太网接口；以太网接口通过以太网PHY控制器与嵌入式处理器连接。

4.根据权利要求3所述的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，其特征在于所述以太网模块还包括网络变压器；以太网接口通过网络变压器与以太网PHY控制器连接。

5.根据权利要求1或2所述的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，其特征在于所述串口模块包括USB转串口芯片和USB接口；USB接口通过USB转串口芯片与嵌入式处理器连接。

6.根据权利要求5所述的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，其特征在于所述串口模块还包括串口选择接口；嵌入式处理器通过串口选择接口与USB转串口芯片连接。

7.根据权利要求6所述的以太网信号和串口信号与SPI信号的转换装置，其特征在于所述串口模块还包括双向电平转换模块；串口选择接口通过双向电平转换模块与串口接口连接。