CN210119679U - 一种双网口材料试验机联网控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双网口材料试验机联网控制器，包括微控制器单元，用于处理从各接口接到的数据；电源单元，用于给控制器各单元提供工作电源；串口通讯单元和CAN总线单元，用于与材料试验机控制器通讯；网口单元1和网口单元2分别用于计算机和外部网络进行通讯。本实用新型提供了一种具有两路10/100M自适应快速以太网网络接口的双网口设计，通过计算机的一个RJ‑45网络接口，既能实现计算机与外部网络的通讯，又能实现计算机与材料试验机控制器的通讯；结构简单、操作方便、尺寸可以定制，方便嵌入到不同的试验机控制器中。

Description

一种双网口材料试验机联网控制器

技术领域

本实用新型涉及计算机网络通讯技术，尤其是涉及一种双网口材料试验机联网控制器。

背景技术

随着近年网络技术的发展，材料试验机领域普遍采用以太网总线作为试验机控制系统的通讯方式；同时为了实现检测数据的自动采集、检测试验和质量安全监督的数字化、网络化管理的目标，根据国家或本地区的政策要求，一些试验室和法定检测机构需要升级建设网络化计算机管理系统，实现试验机的联网。

基于试验机以太网通讯控制和联网试验这两个需求，我们需要计算机既能够通过以太网与试验机控制器进行通讯，实现测控；同时又需要计算机能够连接外网，实现联网功能；这就需要用户的计算器要具有两个以太网接口，而目前市场上的计算机都只有一个以太网接口；

目前针对同时需要两个网口的问题，主要有三种方案：

第一种，在计算机上增加以太网接口板卡，增加一路以太网接口；目前只有台式计算机具有板卡接口，而笔记本电脑并没有板卡接口；同时，板卡的安装需要专业的技术人员来操作，对用户来说并不方便；

第二种，通过USB转以太网转换器来拓展一路以太网接口，对于工业环境的应用，USB接口容易受到电磁干扰，影响系统的稳定性和安全性；

第三种，需要架设一台交换机，将通过交换机连接外网，计算机和试验机控制器分别连接到交换机上，通过交换机进行数据传输通讯；本方案需要专门架设一台交换机，成本大大增加；同时交换机的安装、连接、参数的设置需要专业的技术人员来操作，对用户来说同样很不方便，不利于实现批量化生产。

发明内容

针对上述现有方案中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有两路10/100M自适应快速以太网网络接口的双网口设计，通过计算机的一个RJ-45网络接口，既能实现计算机与外部网络的通讯，又能实现计算机与材料试验机控制器的通讯；同时结构简单、操作方便、控制器尺寸可以根据需求定制，方便嵌入到不同的试验机控制器中。

为实现上述目的，本实用新型所述的一种双网口材料试验机联网控制器，其特征在于：包括

微控制器单元；

与微控制器单元、串口通讯单元、CAN总线单元、以太网通讯控制单元的电源引脚连接的电源单元；

与微控制器单元连接的串口通讯单元和CAN总线单元；

与微控制器单元连接的以太网通讯控制单元，以太网通讯单元包括网口单元1和网口单元2；

与微控制器单元连接的JTAG调试接口电路；

进一步的，所述电源单元包括连接于外部电源的电源输入接口、与电源接口连接的防反接电路、连接于防反接电路的24V降压电路经5V电源转3.3V 电源稳压电路，经降压电路输出的电源，用于给所述串口通讯单元、CAN总线单元、微控制器单元、网口单元1、网口单元2的供电。

进一步的，所述串口通讯单元包括连接于外部通讯模块的通讯接口，连接于RS232通讯电路的保护电路、连接于主控单元的RS232通讯电路；RS232 电路适用性强，可用于与各类具有RS232接口的试验机控制器实现数据通讯。

进一步的，所述CAN总线单元包括连接于外部CAN总线的CAN接口，连接于CAN通讯电路的保护电路，连接于主控单元CAN接口的CAN通讯电路； CAN总线接口数据传输速度高、采用差分数据线、抗干扰能力强，可实现多结点间的数据通讯。

进一步的，所述微控制器单元单元包括主控芯片，与主控芯片电源引脚连接的外围电源滤波电路、JTAG调试接口电路、晶振电路、复位电路。

进一步的，所述以太网通讯控制单元包括与外部网络连接的RJ-45网络接口，与RJ-45网络接口连接的网络变压器，连接网络变压器和主控单元的以太网控制电路。

综上所述，通过网络接口1与外网连接，网络接口2与计算机连接，串口通讯单元和试验机控制器通讯；本实用新型可广泛应用于各类试验机控制器的联网测控功能；

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种双网口材料试验机联网控制器，包括微控制器单元 (4)、电源单元(1)、串口通讯单元(2)、CAN总线单元(3)、网口单元1(5)、网口单元2(6)。所述串口通讯单元(2)、CAN总线单元(3)、网口单元1(5)、网口单元2(6)均与微控制器单元(4)双向连接，所述电源单元(1)与微控制器单元(4)电源输入端连接；

具体的，所述电源单元(1)包括防反接电路、输入电源滤波电路、24V 电源降压电路、经5V电源转3.3V稳压电路。防反接电路采用一个二极管连接在电源接口引入外部直流电源，滤波电路由一个电解电容C35和贴片电容C54 组成，可有效去除外部电源引入的干扰；24V电源降压电路采用一片DCDC电源管理芯片TD1509P5，将外部输入电压范围为10V到30V的直流电降压至5V；经 5V电源转3.3V稳压电路降压芯片采用AMS1117-3.3，将5V转换成3.3V电压，作为系统各单元的工作电源。

所述串口通讯单元(2)包括RS232通讯电路、保护电路、RS232通讯接口。RS232通讯电路连接到微控制器单元(4)，保护电路连接在RS232通讯接口和RS232通讯电路之间。串口通讯单元(2)主要由SP3232EEY串口芯片及相应的接口保护电路组成，SP3232EEY为TSSOP16封装，相对于传统的SP3232芯片，其体积更小，有利于实现所述一种双网口试验机联网控制器的小型化；保护电路主要在RS232通讯电路和接口之间串联了一个100R的电阻，同时在接口与地之间并联了一个TVS二极管，实现了过压、过流保护，防止外部对RS232 电路的冲击。

所述CAN总线单元(3)包括CAN总线电路、保护电路、CAN总线接口。 CAN总线电路连接到主控单元(4)的CAN控制器的引脚上，CAN总线接口经过保护电路后对外输出与输入。CAN总线单元(3)由CAN总线电路及保护电路组成，CAN总线电路主要是SN65HVD230芯片；在CAN与外部接口之间并联了一个 TVS二极管作为保护电路；

所述微控制器单元(4)包括主控芯片及连接在主控芯片电源引脚的滤波电路、起振电路、JTAG调试接口、复位电路、控制程序。主控芯片为 STM32F407VET6，该芯片采用Cortex-M4内核，配有硬件DSP功能，具有很强的浮点运算能力；其ROM容量为1MB，SRAM容量为192Kbytes，可满足所述一种双网口材料试验机联网控制器工作过程中的数据存储、转发等需求；主频为168MHz，较高的运行速度和运算处理能力，可以实现210DMIPS的数据处理能力；主控芯片内部具有控制程序，通过JTAG调试接口实现控制程序的烧录，升级。控制程序采用目前较为通用的计算机编程语言C语言编写，C语言应用广泛。通过C语言编写，控制主控芯片将网口单元1(5)和网口单元2(6)接受到的数据，经过处理后相互转发，实现透明传输，可实现计算机和外部网络的连接；同时，通过主控芯片获取并识别到计算机将要发送给所述材料试验机控制器数据，将数据按照指定协议规则编码后，通过所述串口通讯单元(2)与所述材料试验机控制器串口通讯，实现材料试验机的测控功能；

所述以太网通讯控制单元由两个网口单元构成，网口单元1(5)和网口单元2(6)结构相同，包括以太网控制芯片、网络变压器、RJ-45网络接口；以太网芯片为DM9000A，该芯片是一款完全集成的、性价比高、引脚数少、带有通用处理器接口的单芯片快速以太网控制器，双字的SRAM，便于所述微控制器单元(4)获取以太网数据，具有自动10/100M功能，完全遵照IEEE802.3u标准，支持IEEE802.3x全双工流量控制，协议兼容以太网MAC层传输协议，实现与外部网络的连接；网络变压器为HR601680，主要有信号传输、阻抗匹配、高电压隔离等作用；RJ-45网络接口为目前以太网通讯的标准接口，接口连接器采用的型号是RJ-45-90。

所述JTAG调试接口电路连接微控制器单元，包括一个4X2双排针座，一个排阻RM1，一个电阻R7。4X2双排针座用于连接外部软件调试器，通过外部软件调试器可对微控制器单元进行软件调试；排阻RM1一段连接3.3V电源，一端连接线JTAG调试接口的信号线；电阻R7一端连接3.3V电源的负极，一端连接 JTAG调试接口的信号线。

上述具体实施方式用来解释本实用新型，而不是对本实用新型的限制，在本实用新型的权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种双网口材料试验机联网控制器，包括微控制器单元电路、电源电路、以太网通讯控制电路、串口通讯电路、CAN总线电路、JTAG调试接口电路；其特征在于：电源电路的输出端并联连接到微控制器单元电路、以太网通讯控制电路、串口通讯电路、CAN总线电路；以太网通讯控制电路连接到微控制器单元电路，通过以太网通讯控制电路的两路以太网接口分别与计算机和外部网络进行通讯，通讯数据包经过微控制器单元电路的处理转发，实现以太网网络接口的双网口设计；串口通讯电路连接微控制器单元电路；CAN总线电路连接微控制器单元电路；JTAG调试接口电路连接到微控制器单元电路。

2.根据权利要求1所述的一种双网口材料试验机联网控制器，其特征在于：所述微控制器单元电路，包括主控芯片，外围电路电源滤波电路连接于主控芯片的电源输入引脚；时钟电路直接连接于主控芯片的时钟输入引脚；微控制器单元电路作为控制核心，处理从以太网通讯控制电路、串口通讯电路、CAN总线电路传送而来的数据。

3.根据权利要求1所述的一种双网口材料试验机联网控制器，其特征在于：所述电源电路包括连接于外部输入电源的防反接电路、与防反接电路连接的24V电源降压电路经5V电源转3.3V电源稳压电路及稳压电路的电容滤波电路连接到主控单元的电源引脚；3.3V电源稳压电路的输出端连接以太网通讯控制电路、串口通讯电路、CAN总线电路。

4.根据权利要求1所述的一种双网口材料试验机联网控制器，其特征在于：所述串口通讯电路，包括2路连接主控单元的RS232通讯电路、连接RS232通讯电路的保护电路及连接于通讯保护电路的通讯接口；2路RS232通讯电路的电路结构相同，1路输出端连接试验机控制器，另1路输出端用于拓展功能。

5.根据权利要求1所述的一种双网口材料试验机联网控制器，其特征在于：所述以太网通讯控制电路，包括2路10/100M自适应快速以太网通讯控制电路、连接以太网通讯控制电路的网络变压器电路及连接网络变压器的RJ-45网络接口；以太网通讯控制电路连接微控制器单元电路，通过RJ-45网络接口接收外部网络数据，并将接收到的数据传送给微控制器单元电路进行处理运算；2路10/100M自适应快速以太网控制电路功能完全一样，一路可用于连接计算机，另外一路可连接外网，实现试验机的以太网控制功能及联网功能。

6.根据权利要求1所述的一种双网口材料试验机联网控制器，其特征在于：所述CAN总线电路连接微控制器单元电路，CAN总线电路有对外通讯接口，可以对外发送和接收CAN通讯数据，数据传送给微控制器单元。

7.根据权利要求1所述的一种双网口材料试验机联网控制器，其特征在于：所述JTAG调试接口电路连接到微控制器单元电路，JTAG调试接口电路用做微控制器单元的软件调试接口。