CN212518967U

CN212518967U - 一种用于上位机和下位机通信连接的中间模组

Info

Publication number: CN212518967U
Application number: CN202021126617.5U
Authority: CN
Inventors: 韩坤; 李坤; 邵宝生
Original assignee: Shandong Wocen Power Supply Equipment Co ltd
Current assignee: Shandong Wocen Power Supply Equipment Co ltd
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2030-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种用于上位机和下位机通信连接的中间模组，包括上位机和下位机，及通信连接于上位机和下位机之间的中间模组；所述中间模组包括控制器，所述控制器其I/O口上分别电连接有外部通信模组和内部通信模组；所述外部通信模组包括用于USB转TTL串口通讯和通信板CPU程序代码烧写的USB电路，及与其连接的USB端口；RS232电路，及与其连接的232端口；第一RS485电路，及与其连接的第一485端口；CAN2.0电路，及与其连接的CAN端口；以太网电路，及与其连接的以太网端口；所述内部通信模组包括多个第二RS485电路，及与其连接的第二485端口。本实用新型的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，能够实现上位机和下位机高速交互数据。

Description

一种用于上位机和下位机通信连接的中间模组

技术领域

本实用新型涉及一种通信模组，具体涉及一种用于上位机和下位机通信连接的中间模组，属于通信模组技术领域。

背景技术

近年来，直流电源对通信功能的要求、通信端口的选择越来越多，通信端口多、功能丰富、通信性能优越的电源越来越受到欢迎；随着直流电源的发展，也发展出了多种多样的通信系统控制方式，一个电源主机CPU扩展多种通信卡的通信方式是应用比较广泛的通信方式；此控制方式的优点在于节省CPU端口资源，可以使用几个公共的端口扩展出多种通信端口；但是，这种控制方式只能适用于单种标准产品，对于多样化的定制要求，除了要升级电源的通信功能，还要升级电源基本的控制算法，产品的升级将非常复杂和不便，甚至无法满足客户的要求，实现一个公司的各类电源通信标准化升级更是困难。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种用于上位机和下位机通信连接的中间模组，上位机通过中间模组能够查询或设置下位机的数据、中间模组与下位机交互实时数据；能够解决电源产品对通信功能和性能的要求，对电源产品通信升级提供了标准化解决方案。

本实用新型的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，包括上位机和下位机，及通信连接于上位机和下位机之间的中间模组；中间模组通信包含对内通信和对外通信；对内通信用于电源主机与通信板间进行周期性实时参数交互，比如主机触摸屏选择使用的外部通信端口，485外部通信端口波特率、从机地址，以太网外部通信端口IP地址、端口号，Can通信波特率、标准帧和扩展帧选择等；对内通信还用于中间模组模拟量使能、模拟量给定、模拟量温度检测报警、模拟量反馈等；对外通信包括RS232、RS485、USB、CAN2.0、以太网通信，用于同上位机间数据交互，包括上位机查询下位机状态、输出参数，上位机设置下位机电压、电流和功率等参数，上位机控制下位机启动、停止、故障复位等；所述中间模组包括控制器，所述控制器其I/O口上分别电连接有外部通信模组和内部通信模组；所述外部通信模组包括用于USB转TTL串口通讯和通信板CPU程序代码烧写的USB电路，及与其连接的USB端口；RS232电路，及与其连接的232端口；第一RS485电路，及与其连接的第一485端口；CAN2.0电路，及与其连接的CAN端口；以太网电路，及与其连接的以太网端口；所述内部通信模组包括多个第二RS485电路，及与其连接的第二485端口；中间模组作为中位机，既要与上位机交互数据，又要与下位机交互数据，控制器使用STM32F4系列CPU，主频高达168MHz，所有串口通信（对内通信RS485、对外通信的USB、232、485、串口转以态网）都配置成DMA发送与串口总线空闲中断，设置缓冲区，外设忙时将数据放缓冲区，等外设空闲时自动从缓冲区中读出数据并发送，整个流程不加任何延时，确保数据的及时、高速通信；由于各个通信模组其配置方式均为现有技术，在此不再详述其具体的配置过程；中间模组设置进程优先级，外部通信的优先级高于内部通讯，确保外部通信急时、高效执行；由于内部通信使用的是RS485半双工通信，总线上不能同时出现发送数据帧与回传数据帧，否则数据将发生错误；外部通信的设置命令帧，将同时转内部通信下发给下位机执行，如果控制器下发命令给下位机时，恰好有下位机回传数据帧返回，两帧数据将会发生交叠，从而导致数据错误；为此，当外部通信设置命令转内部通信时，控制器先判断上一帧内部通信的回传数据是否返回（是否收到标志位），等待其返回后控制器再下发命令帧到下位机，从时间上避免了两帧数据的重合；内部周期性通信发送查询帧时，首先查询一下有没有外部通信的标志位，如果正在进行外部通信，内部通信会暂停，直到外部通信标志位清零；也就是，内部通信只能在外部通信的间隙进行，优先级要低于外部通信，其通过判断标志位判断是否完成一帧数据发送完成，其作为现有的防冲突通用技术，在此不再详述；为了实现高速通信对所有的通信接口外设设置缓冲区，相关外设通信时，先判断外设是否处于忙状态，外设空闲就直接通信，外设忙就将数据放了缓冲区；控制器工作时，循环判断缓冲区是否为空，如果缓冲区非空，有没有发送出去的数据，每次循环就发送一帧缓冲区的数据，发送一帧清一帧的缓冲区，直到整个缓冲区为空。

进一步地，所述USB电路由CH340芯片，及其外围电路构成；所述RS232电路由MAX3232芯片及其典型电路构成；所述第一RS485电路和第一RS485电路均由MAX3485芯片以及自动收发的经典电路构成，所述CAN2.0电路由SN65HVD230芯片及其典型应用电路构成；所述以太网电路由USR-K7模块构成。

进一步地，所述USB端口采用USB-B型90度dip母口插座；所述232端口和第一485端口共用一个DB9焊接式90度公头，485-A接DB9插件的第1脚，485-B接DB9插件的第2脚，RS232使用第2、3、5脚；所述CAN端口使用3Pin压线端子，间距3.81mm；所述以太网端口为USR-K7模块端口。

进一步地，所述中间模组还包括提供模拟量使能的模拟量端口；所述模拟量端口采用DB15母座。

进一步地，所述控制器为单片机最小系统；所述单片机最小系统由STM32F4系列CPU及其外围电路构成。

本实用新型与现有技术相比较，本实用新型的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，能够实现上位机通过中间模组能够查询或设置下位机的数据；中间模组与下位机交互实时数据；中间模组对每一通信接口设立缓冲区，实现高速通信及采用结尾标志位检测，避免通信冲突，实现了三者间的高效通讯。

附图说明

图1为本实用新型的为整体原理框图。

图2为本实用新型的为RS232和RS485通信原理图。

图3为本实用新型的为USB通信和下载电路原理图。

图4为本实用新型的为CAN通信原理图。

图5为本实用新型的为以太网通信原理图。

图6为本实用新型的为内部通信原理图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，包括上位机和下位机，及通信连接于上位机和下位机之间的中间模组；中间模组通信包含对内通信和对外通信；对内通信用于电源主机与通信板间进行周期性实时参数交互，比如主机触摸屏选择使用的外部通信端口，485外部通信端口波特率、从机地址，以太网外部通信端口IP地址、端口号，Can通信波特率、标准帧和扩展帧选择等；对内通信还用于中间模组模拟量使能、模拟量给定、模拟量温度检测报警、模拟量反馈等；对外通信包括RS232、RS485、USB、CAN2.0、以太网通信，用于同上位机间数据交互，包括上位机查询下位机状态、输出参数，上位机设置下位机电压、电流和功率等参数，上位机控制下位机启动、停止、故障复位等；所述中间模组包括控制器，所述控制器其I/O口上分别电连接有外部通信模组和内部通信模组；所述外部通信模组包括用于USB转TTL串口通讯和通信板CPU程序代码烧写的USB电路，及与其连接的USB端口；RS232电路，及与其连接的232端口；第一RS485电路，及与其连接的第一485端口；CAN2.0电路，及与其连接的CAN端口；以太网电路，及与其连接的以太网端口；所述内部通信模组包括多个第二RS485电路，及与其连接的第二485端口；中间模组作为中位机，既要与上位机交互数据，又要与下位机交互数据，控制器使用STM32F4系列CPU，主频高达168MHz，所有串口通信（对内通信RS485、对外通信的USB、232、485、串口转以态网）都配置成DMA发送与串口总线空闲中断，设置缓冲区，外设忙时将数据放缓冲区，等外设空闲时自动从缓冲区中读出数据并发送，整个流程不加任何延时，确保数据的及时、高速通信；由于各个通信模组其配置方式均为现有技术，在此不再详述其具体的配置过程；中间模组设置进程优先级，外部通信的优先级高于内部通讯，确保外部通信急时、高效执行；由于内部通信使用的是RS485半双工通信，总线上不能同时出现发送数据帧与回传数据帧，否则数据将发生错误；外部通信的设置命令帧，将同时转内部通信下发给下位机执行，如果控制器下发命令给下位机时，恰好有下位机回传数据帧返回，两帧数据将会发生交叠，从而导致数据错误；为此，当外部通信设置命令转内部通信时，控制器先判断上一帧内部通信的回传数据是否返回（是否收到标志位），等待其返回后控制器再下发命令帧到下位机，从时间上避免了两帧数据的重合；内部周期性通信发送查询帧时，首先查询一下有没有外部通信的标志位，如果正在进行外部通信，内部通信会暂停，直到外部通信标志位清零；也就是，内部通信只能在外部通信的间隙进行，优先级要低于外部通信，其通过判断标志位判断是否完成一帧数据发送完成，其作为现有的防冲突通用技术，在此不再详述；为了实现高速通信对所有的通信接口外设设置缓冲区，相关外设通信时，先判断外设是否处于忙状态，外设空闲就直接通信，外设忙就将数据放了缓冲区；控制器工作时，循环判断缓冲区是否为空，如果缓冲区非空，有没有发送出去的数据，每次循环就发送一帧缓冲区的数据，发送一帧清一帧的缓冲区，直到整个缓冲区为空。

如图2至图6所示，所述USB电路由CH340芯片，及其外围电路构成；所述RS232电路由MAX3232芯片及其典型电路构成；所述第一RS485电路和第一RS485电路均由MAX3485芯片以及自动收发的经典电路构成，所述CAN2.0电路由SN65HVD230芯片及其典型应用电路构成；所述以太网电路由USR-K7模块构成。所述USB端口采用USB-B型90度dip母口插座；所述232端口和第一485端口共用一个DB9焊接式90度公头，485-A接DB9插件的第1脚，485-B接DB9插件的第2脚，RS232使用第2、3、5脚；所述CAN端口使用3Pin压线端子，间距3.81mm；所述以太网端口为USR-K7模块端口。所述中间模组还包括提供模拟量使能的模拟量端口；所述模拟量端口采用DB15母座。所述控制器为单片机最小系统；所述单片机最小系统由STM32F4系列CPU及其外围电路构成。

上述实施例，仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims

1.一种用于上位机和下位机通信连接的中间模组，其特征在于：包括上位机和下位机，及通信连接于上位机和下位机之间的中间模组；所述中间模组包括控制器，所述控制器其I/O口上分别电连接有外部通信模组和内部通信模组；所述外部通信模组包括用于USB转TTL串口通讯和通信板CPU程序代码烧写的USB电路，及与其连接的USB端口；RS232电路，及与其连接的232端口；第一RS485电路，及与其连接的第一485端口；CAN2.0电路，及与其连接的CAN端口；以太网电路，及与其连接的以太网端口；所述内部通信模组包括多个第二RS485电路，及与其连接的第二485端口。

2.根据权利要求1所述的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，其特征在于：所述USB电路由CH340芯片，及其外围电路构成；所述RS232电路由MAX3232芯片及其典型电路构成；所述第一RS485电路和第一RS485电路均由MAX3485芯片以及自动收发的经典电路构成，所述CAN2.0电路由SN65HVD230芯片及其典型应用电路构成；所述以太网电路由USR-K7模块构成。

3.根据权利要求1所述的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，其特征在于：所述USB端口采用USB-B型90度dip母口插座；所述232端口和第一485端口共用一个DB9焊接式90度公头，485-A接DB9插件的第1脚，485-B接DB9插件的第2脚，RS232使用第2、3、5脚；所述CAN端口使用3Pin压线端子，间距3.81mm；所述以太网端口为USR-K7模块端口。

4.根据权利要求1所述的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，其特征在于：所述中间模组还包括提供模拟量使能的模拟量端口；所述模拟量端口采用DB15母座。

5.根据权利要求1所述的用于上位机和下位机通信连接的中间模组，其特征在于：所述控制器为单片机最小系统；所述单片机最小系统由STM32F4系列CPU及其外围电路构成。