CN211481283U - 一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器，包括MCU主控芯片，网络协议接口模块、串行协议接口模块和SPI总线通讯模块，所述MCU主控芯片，网络协议接口模块、串行协议接口模块和SPI总线通讯模块之间的连接方式为电性连接；所述串行协议接口模块包括上位机接口、电机控制器接口、USB与TTL电平接口的转换芯片、逻辑与门和隔离光耦。相较于传统的CAN总线转以太网的通讯模式，本实用新型提供了一种安全性强、兼容性较好、数据传输速度高、可自主识别数据且上层协议自由的通讯协议转换装置，实现了不同软件使用不同的通讯接口，使其功能相互独立。

Description

一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器

技术领域

本实用新型涉及电机调控与通讯领域，具体涉及一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器。

背景技术

电机控制器是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路。作为电动机动力的源头、控制算法的载体，电机控制器的研发逐步成熟。而且随着智能家用电器使用地愈加广泛，电机控制器对电机的精准控制也变得愈发重要。为确保电机控制器的精准控制，需要在投入生产前进行大量的调试。

电机控制器在调试时需要通过通讯协议转换器来跟上位机软件和电机控制器进行数据监控，该类软件一般需要向电机控制器发送命令、接收电机控制器发开的应答以及监测数据。在调试过程中，由于有多种不同的电机控制器，需要对电机控制器程序中某些参数进行修改，一般的策略是采用与数据监控不同的转换器向电机控制器发送指令与接收电机控制器的应答，使得两种软件在同时操作时过程较为复杂。

在专利授权公告号为CN206077440U的实用新型专利公开了一种通讯协议转换器，包括MCU微处理器和为信号处理过程提供电源电路，CAN通讯协议电路、串口协议接口电路和数据存储电路；所述CAN通讯电路包括CAN总线隔离收发器和CAN通讯电源隔离电路，所述CAN总线隔离收发器的接收数据引脚和发送数据引脚分别通过一个CAN通讯电源隔离电路连接MCU微处理器；所述串口协议接口电路包括与MCU微处理器信号连接的数据发送驱动器和数据接收驱动器。本实用新型完成了CAN总线与RS-422、RS-485等串口之间的协议转换工作；由于是通讯电源是单独隔离，固保证系统稳定可靠工作的同时还具有数据存储、断点重发和故障存储查询等功能。

上述专利和目前使用较多的监控数据通讯装置类似，均为CAN总线转以太网的通讯模式，经常用于电动汽车领域，可兼容的电机控制器主控芯片较少，且传输速度有时无法达到需求。但随着变频压缩机等电机的迅速发展，家用电器对于此类通讯装置的需求逐步上升，而上述的现有技术无法满足该需求。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器，能够自主识别数据且上层协议自由的通讯协议转换装置，实现了不同软件使用不同的通讯接口，使其功能相互独立，且具备安全性强、兼容性较好、数据传输速度高的优点。

本实用新型的技术方案如下所示：

一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，包括MCU主控芯片，网络协议接口模块、串行协议接口模块和SPI总线通讯模块，所述MCU主控芯片，网络协议接口模块、串行协议接口模块和SPI总线通讯模块之间的连接方式为电性连接；所述串行协议接口模块包括上位机接口、电机控制器接口、USB与TTL电平接口的转换芯片、逻辑与门和隔离光耦。

优选的，所述网络协议接口模块包括W5500芯片以及网络接口。

优选的，所述SPI总线通讯模块包括隔离芯片以及SPI接口。

优选的，所述MCU主控芯片为内核为Coretex-M4的芯片STM32F302C8T6。

优选的，所述MCU主控芯片通过隔离芯片ISO7241CDWR与电机控制器电性连接。

优选的，所述转换芯片的型号为FT232RL。

优选的，所述逻辑与门的输入端分别连接转换芯片的TXD引脚的和MCU主控芯片，所述逻辑与门的输出端通过隔离光耦连接至电机控制器；所述转换芯片的RXD引脚依次通过MCU主控芯片、隔离光耦连接至电机控制器。

更优选的，所述逻辑与门的型号为SN74AHC1G08DBVR，所述隔离光耦的型号为TLP2361。

本实用新型的有益效果为：相较于传统的CAN总线转以太网的通讯模式，本实用新型提出了一种安全性强、兼容性较好、数据传输速度高、可自主识别数据且上层协议自由的通讯协议转换装置，实现了不同软件使用不同的通讯接口，使其功能相互独立。

附图说明

图1为通讯协议转换器的结构框图。

图2为串行协议通讯模块中与门芯片电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细的说明。

如图1所示，一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器，包括MCU主控芯片，网络协议接口模块，串行协议接口模块，SPI总线通讯模块。

转换器的主控芯片使用内核为Coretex-M4的芯片STM32F302C8T6。

网络协议接口模块的主控芯片选用W5500芯片，它支持硬件TCP/IP协议，同时支持高速SPI总线，即该芯片作为SPI从机接收来自转换器主控芯片传来的命令来执行操作控制网络协议接口。

本方案中使用UDP协议配合上位机与转换器进行网络通讯，可以很好地提高数据传输速率。

SPI总线通讯模块是转换器主控芯片作为SPI的从机仅接收监测数据，其SPI_SCK,SPI_MOSI与SPI_NSS引脚与电机控制器的该三个引脚通过隔离芯片ISO7241CDWR一一对应连接，在隔离防护的同时也使得数据与时钟保持同步。

串行协议接口模块中使用USB与TTL电平接口的转换芯片FT232RL，使得USB接口在对转换器供电的同时也可以与上位机进行串行协议通讯。FT232RL的TXD引脚与主控芯片UART_TX引脚作为逻辑与门SN74AHC1G08DBVR的输入端，与门的输出端与电机控制器UART_RX引脚通过一个光耦TLP2361连接；RXD引脚与主控芯片UART_RX引脚直接相连后与电机控制器UART_TX引脚通过另一个TLP2361连接。

所述与门的芯片电路如图2所示。

所述隔离芯片ISO7241CDWR的INA、INB、INC引脚连接电机控制器的MOSI、SCK、NSS三条线，OUTA、OUTB、OUTC引脚连接STM32F302C8T6的MOSI、SCK、NSS引脚。所述两个光耦TLP2361，其中一个5引脚连接电机控制器的UART_RX引脚，3引脚连接逻辑与门的输出端；另外一个5引脚连接电机控制器的UART_TX引脚，3引脚连接STM32F302C8T6的UART_RX引脚与FT232RL的RXD引脚。

本实用新型使用的上述结构中，由于通过网络协议接口向上位机传递的数据与命令是电机控制器使用SPI与UART发送给主控芯片的，故可以通过程序实现通讯协议的转换。由于电机控制器发送监控数据使用SPI协议，可以比CAN协议更加快速地传输监测数据，数据实时性更好，且绝大多数单片机都支持SPI外设，相较于CAN协议具有对电机控制器主控芯片更好的兼容性。另外，一切上位机发送给电机控制器的命令与电机控制器返回的应答在转换器与电机控制器之间均以UART作为硬件协议，上层协议人为拟定，使得通讯协议自由，且实现了监测数据传输与命令应答传输互不相干。上位机的不同软件会使用不同接口与转换器通讯，该结构中使用了逻辑与门使得串行协议接口与网络协议接口的命令下发可以从同一条线传送到电机控制器而不冲突。在转换器与电机控制器之间的UART回路上使用了光耦，SPI回路上使用了隔离芯片，提高了安全性，同时保证了SPI的数据与时钟的同步性不受影响。主控芯片的程序中使用了一种逻辑使得转换器可以根据电机控制器发送监测数据的特征来自主识别数据并对其进行加工，使得电机控制器算法的负担减小，有利于算法优化。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，包括MCU主控芯片，网络协议接口模块、串行协议接口模块和SPI总线通讯模块，所述MCU主控芯片，网络协议接口模块、串行协议接口模块和SPI总线通讯模块之间的连接方式为电性连接；所述串行协议接口模块包括上位机接口、电机控制器接口、USB与TTL电平接口的转换芯片、逻辑与门和隔离光耦。

2.根据权利要求1所述的用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，所述网络协议接口模块包括W5500芯片以及网络接口。

3.根据权利要求1所述的用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，所述SPI总线通讯模块包括隔离芯片以及SPI接口。

4.根据权利要求1所述的用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，所述MCU主控芯片为内核为Coretex-M4的芯片STM32F302C8T6。

5.根据权利要求3所述的用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，所述MCU主控芯片通过隔离芯片ISO7241CDWR与电机控制器电性连接。

6.根据权利要求1所述的用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，所述转换芯片的型号为FT232RL。

7.根据权利要求6所述的用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，所述逻辑与门的输入端分别连接转换芯片的TXD引脚的和MCU主控芯片，所述逻辑与门的输出端通过隔离光耦连接至电机控制器；所述转换芯片的RXD引脚依次通过MCU主控芯片、隔离光耦连接至电机控制器。

8.根据权利要求7所述的用于电机控制器调控的通讯协议转换器，其特征在于，所述逻辑与门的型号为SN74AHC1G08DBVR，所述隔离光耦的型号为TLP2361。

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