CN210573277U - 一种io拓展卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IO拓展卡，包括ARM控制器、Ethernet网络通讯模块、CAN输出模块、光耦隔离输入输出模块、电源模块、输入端口和输出端口，所述ARM控制器分别和所述Ethernet网络通讯模块、CAN输出模块、光耦隔离输入输出模块及电源模块连接，采用ARM控制器和Ethernet网络通讯模块实现Ethernet网络通讯，可显著的提高网络通讯的稳定性及可靠性,采用ARM控制器的引脚作为输入端口和输出端口的接收端和控制端实现IO扩展功能，光耦隔离输入输出模块使得强弱电进行有效隔离，保证系统的安全可靠，提高系统的抗干扰能力，通过CAN输出模块实现外部CAN模块的通讯来进行进行IO模块的级联，以实现更多的IO扩展功能。

Description

一种IO拓展卡

技术领域

本实用新型涉及控制板卡领域，特别涉及一种IO拓展卡。

背景技术

IO扩展卡主要用于工业设备上的输入和输出IO接口扩展，并与PC机或者人机交互界面进行信息交互，实现IO的控制。目前市场上的IO扩展卡多以PCI总线与PC进行信息交互，需要通过外接扩展线和转接板来进行IO的连接，存在外接扩展线、转接板连接不稳定等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种IO拓展卡，不需要扩展线和转接板，解决连接不稳定的问题。

本实用新型提供一种IO拓展卡，包括ARM控制器、Ethernet网络通讯模块、CAN输出模块、光耦隔离输入输出模块、电源模块、输入端口和输出端口，所述ARM控制器分别和所述Ethernet网络通讯模块、CAN输出模块、光耦隔离输入输出模块及电源模块连接，所述Ethernet网络通讯模块用于通过Ethernet总线实现ARM控制器与外部控制终端的通讯，所述CAN输出模块用于实现所述ARM控制器与外部CAN模块的通讯，所述光耦隔离输入输出模块用于将所述ARM控制器分别与所述输入端口及输出端口连接，所述电源模块为所述ARM控制器、Ethernet网络通讯模块、CAN输出模块和光耦隔离输入输出模块提供电源。

有益效果：本专利采用ARM控制器和Ethernet网络通讯模块实现Ethernet网络通讯，可显著的提高网络通讯的稳定性及可靠性,降低ARM的开发难度，采用ARM控制器的引脚作为输入端口和输出端口的接收端和控制端实现IO扩展功能，光耦隔离输入输出模块使得强弱电进行有效隔离，保证系统的安全可靠，提高系统的抗干扰能力，通过CAN输出模块实现外部CAN模块的通讯来进行进行IO模块的级联，以实现更多的IO扩展功能。

作为上述方案的进一步改进，所述网络通讯模块包括W5300网络芯片和RJ45连接器，所述W5300网络芯片的输入端与所述ARM控制器连接，所述W5300网络芯片的输出端与所述RJ45连接器连接。W5300网络芯片在内存空间和数据处理能力等方面都有很大的提高。通过一个集成有TCP/IP协议和10/100M的以太网MAC和PHY的单芯片可以非常简单和快捷地实现Internet连接。RJ45连接器可以加强连接稳定性。

作为上述方案的进一步改进，所述光耦隔离输入输出模块包括光耦隔离输入电路和光耦隔离输出电路，所述光耦隔离输入电路的输入端与输入端口连接，所述光耦隔离输入电路的输出端与所述ARM控制器连接；所述光耦隔离输出电路的输入端与所述ARM控制器连接，所述光耦隔离输出电路的输出端与所述输出端口连接。采用光耦隔离输入电路和光耦隔离输出电路，使得强弱电进行有效隔离，保证系统的安全可靠，提高系统的抗干扰能力。

作为上述方案的进一步改进，所述光耦隔离输入电路包括光电耦合器E63，所述光电耦合器E63的第二引脚与所述输入端口连接，所述光电耦合器E63的第二引脚与所述输入端口之间串接有电阻R270，所述光电耦合器E63的第一引脚和第二引脚之间并联有电容CB59和R268，所述光电耦合器E63的第三引脚和第四引脚之间依次串接有电阻R266和电容CB61，电阻R266和电容CB61的连接端IN0与所述ARM控制器连接。光耦隔离输入电路将输入端的强弱电进行有效隔离。

作为上述方案的进一步改进，所述光耦隔离输出电路包括光电耦合器E25，所述光电耦合器E25的第二引脚与所述ARM控制器连接，所述光电耦合器E25的第一引脚通过电阻R148与3V3电源端连接，所述光电耦合器E25的第三引脚与24V1电源端连接，所述光电耦合器E25的第四引脚与依次串接电阻R71、电阻R78和电源地，电阻R71和电阻R78的串接点与所述输出端口连接。光耦隔离输出电路将输出端的强弱电进行有效隔离。

作为上述方案的进一步改进，所述电源模块包括隔离电源U6和三端稳压器U7，所述隔离电源U6的输入端通过变压器T13与输入电源连接，所述隔离电源U6的输出端与所述三端稳压器U7的输入端连接，所述三端稳压器U7的输出端为所述ARM控制器、Ethernet网络通讯模块、CAN输出模块和光耦隔离输入输出模块提供工作电源。电源模块将输入24v直流电转为可以供拓展板使用的电源，结构简单，体积小。

作为上述方案的进一步改进，所述CAN输出模块采用ISO1050芯片，所述ISO1050芯片的输入端与所述ARM控制器连接，所述ISO1050芯片的输出端用于连接外部CAN模块。ISO1050芯片将ARM控制器的3.3V通讯信号转换为5V的CAN电平信号，从而实现ARM控制器和外部CAN模块的通讯，实现更多输入输出接口的需求。

作为上述方案的进一步改进，所述ARM控制器采用STM32F407ZET6芯片。具有良好的数据处理能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型较佳实施例的模块框图；

图2为本实用新型较佳实施例中W5300网络芯片的引脚连接图；

图3为本实用新型较佳实施例中RJ45连接器的电路连接图；

图4为本实用新型较佳实施例中光耦隔离输入电路的电路图；

图5为本实用新型较佳实施例中光耦隔离输出电路的电路图；

图6为本实用新型较佳实施例中CAN输出模块的电路图；

图7为本实用新型较佳实施例中电源模块的电路图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，一种IO拓展卡，包括ARM控制器1、Ethernet网络通讯模块2、CAN输出模块4、光耦隔离输入输出模块3、电源模块5、输入端口和输出端口，所述ARM控制器1分别和所述Ethernet网络通讯模块2、CAN输出模块4、光耦隔离输入输出模块3及电源模块5连接，所述ARM控制器1采用STM32F407ZET6芯片，输入端口和输出端口可采用连接端子，用于实现信号输入和输出。具有良好的数据处理能力。所述Ethernet网络通讯模块2用于通过Ethernet总线实现ARM控制器1与外部控制终端的通讯，所述CAN输出模块4用于实现所述ARM控制器1与外部CAN模块的通讯，所述光耦隔离输入输出模块3用于将所述ARM控制器1分别与所述输入端口及输出端口连接，所述电源模块5为所述ARM控制器1、Ethernet网络通讯模块2、CAN输出模块4和光耦隔离输入输出模块3提供电源。本专利采用ARM控制器1和Ethernet网络通讯模块2实现Ethernet网络通讯，可显著的提高网络通讯的稳定性及可靠性,降低ARM的开发难度，采用ARM控制器1的引脚作为输入端口和输出端口的接收端和控制端实现IO扩展功能，光耦隔离输入输出模块3使得强弱电进行有效隔离，保证系统的安全可靠，提高系统的抗干扰能力，通过CAN输出模块4实现外部CAN模块的通讯来进行进行IO模块的级联，以实现更多的IO扩展功能。

参见图2和图3，所述网络通讯模块包括W5300网络芯片和RJ45连接器，所述W5300网络芯片的输入端与所述ARM控制器1连接，具体的通过第90引脚与其通讯连接，所述W5300网络芯片的输出端与所述RJ45连接器连接。W5300网络芯片在内存空间和数据处理能力等方面都有很大的提高。通过一个集成有TCP/IP协议和10/100M的以太网MAC和PHY的单芯片可以非常简单和快捷地实现Internet连接。RJ45连接器可以加强连接稳定性。

参见图4和图5，所述光耦隔离输入输出模块3包括光耦隔离输入电路和光耦隔离输出电路，所述光耦隔离输入电路的输入端与输入端口连接，所述光耦隔离输入电路的输出端与所述ARM控制器1连接；所述光耦隔离输出电路的输入端与所述ARM控制器1连接，所述光耦隔离输出电路的输出端与所述输出端口连接。采用光耦隔离输入电路和光耦隔离输出电路，使得强弱电进行有效隔离，保证系统的安全可靠，提高系统的抗干扰能力。所述光耦隔离输入电路包括光电耦合器E63，所述光电耦合器E63的第二引脚与所述输入端口连接，所述光电耦合器E63的第二引脚与所述输入端口之间串接有电阻R270，所述光电耦合器E63的第一引脚和第二引脚之间并联有电容CB59和R268，所述光电耦合器E63的第三引脚和第四引脚之间依次串接有电阻R266和电容CB61，电阻R266和电容CB61的连接端IN0与所述ARM控制器1连接。光耦隔离输入电路将输入端的强弱电进行有效隔离。所述光耦隔离输出电路包括光电耦合器E25，所述光电耦合器E25的第二引脚与所述ARM控制器1连接，所述光电耦合器E25的第一引脚通过电阻R148与3V3电源端连接，所述光电耦合器E25的第三引脚与24V1电源端连接，所述光电耦合器E25的第四引脚与依次串接电阻R71、电阻R78和电源地，电阻R71和电阻R78的串接点与所述输出端口连接。光耦隔离输出电路将输出端的强弱电进行有效隔离。

参见图7，所述电源模块5包括隔离电源U6和三端稳压器U7，所述隔离电源U6的输入端通过变压器T13与输入电源连接，所述隔离电源U6的输出端与所述三端稳压器U7的输入端连接，所述三端稳压器U7的输出端为所述ARM控制器1、Ethernet网络通讯模块2、CAN输出模块4和光耦隔离输入输出模块3提供工作电源。将外部输入的DC-24V电源通过隔离电源U6，芯片型号为VRB2405-10WR3实现5V输出，然后再通过三端稳压器U7，芯片型号为APK1084-33转换成3.3V供控制器内部芯片使用，同时24V1还提供给输入输出电路使用。电源模块5将输入24v直流电转为可以供拓展板使用的电源，结构简单，体积小。

参见图6，所述CAN输出模块4采用ISO1050芯片，所述ISO1050芯片的输入端与所述ARM控制器1连接，所述ISO1050芯片的输出端用于连接外部CAN模块。ISO1050芯片将ARM控制器1的3.3V通讯信号转换为5V的CAN电平信号，从而实现ARM控制器1和外部CAN模块的通讯，实现更多输入输出接口的需求。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术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作出各种变化。

Claims (8)

1.一种IO拓展卡，其特征在于，包括：ARM控制器(1)、Ethernet网络通讯模块(2)、CAN输出模块(4)、光耦隔离输入输出模块(3)、电源模块(5)、输入端口和输出端口，所述ARM控制器(1)分别和所述Ethernet网络通讯模块(2)、CAN输出模块(4)、光耦隔离输入输出模块(3)及电源模块(5)连接，所述Ethernet网络通讯模块(2)用于通过Ethernet总线实现ARM控制器(1)与外部控制终端的通讯，所述CAN输出模块(4)用于实现所述ARM控制器(1)与外部CAN模块的通讯，所述光耦隔离输入输出模块(3)用于将所述ARM控制器(1)分别与所述输入端口及输出端口连接，所述电源模块(5)为所述ARM控制器(1)、Ethernet网络通讯模块(2)、CAN输出模块(4)和光耦隔离输入输出模块(3)提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种IO拓展卡，其特征在于：所述网络通讯模块包括W5300网络芯片和RJ45连接器，所述W5300网络芯片的输入端与所述ARM控制器(1)连接，所述W5300网络芯片的输出端与所述RJ45连接器连接。

3.根据权利要求1所述的一种IO拓展卡，其特征在于：所述光耦隔离输入输出模块(3)包括光耦隔离输入电路和光耦隔离输出电路，所述光耦隔离输入电路的输入端与输入端口连接，所述光耦隔离输入电路的输出端与所述ARM控制器(1)连接；所述光耦隔离输出电路的输入端与所述ARM控制器(1)连接，所述光耦隔离输出电路的输出端与所述输出端口连接。

4.根据权利要求3所述的一种IO拓展卡，其特征在于：所述光耦隔离输入电路包括光电耦合器E63，所述光电耦合器E63的第二引脚与所述输入端口连接，所述光电耦合器E63的第二引脚与所述输入端口之间串接有电阻R270，所述光电耦合器E63的第一引脚和第二引脚之间并联有电容CB59和R268，所述光电耦合器E63的第三引脚和第四引脚之间依次串接有电阻R266和电容CB61，电阻R266和电容CB61的连接端IN0与所述ARM控制器(1)连接。

5.根据权利要求3所述的一种IO拓展卡，其特征在于：所述光耦隔离输出电路包括光电耦合器E25，所述光电耦合器E25的第二引脚与所述ARM控制器(1)连接，所述光电耦合器E25的第一引脚通过电阻R148与3V3电源端连接，所述光电耦合器E25的第三引脚与24V1电源端连接，所述光电耦合器E25的第四引脚与依次串接电阻R71、电阻R78和电源地，电阻R71和电阻R78的串接点与所述输出端口连接。

6.根据权利要求1所述的一种IO拓展卡，其特征在于：所述电源模块(5)包括隔离电源U6和三端稳压器U7，所述隔离电源U6的输入端通过变压器T13与输入电源连接，所述隔离电源U6的输出端与所述三端稳压器U7的输入端连接，所述三端稳压器U7的输出端为所述ARM控制器(1)、Ethernet网络通讯模块(2)、CAN输出模块(4)和光耦隔离输入输出模块(3)提供工作电源。

7.根据权利要求1所述的一种IO拓展卡，其特征在于：所述CAN输出模块(4)采用ISO1050芯片，所述ISO1050芯片的输入端与所述ARM控制器(1)连接，所述ISO1050芯片的输出端用于连接外部CAN模块。

8.根据权利要求1所述的一种IO拓展卡，其特征在于：所述ARM控制器(1)采用STM32F407ZET6芯片。

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