CN212572829U - 经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机 - Google Patents

Abstract

经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机,I2C串口芯片(3)和开关量控制芯片(4)分别与工业级CPU(2)交互连接，工业级CPU(2)交互连接与工业级交换芯片(1)交互连接。简化串口布线和开关量，降低设备制造、安装和后期管理维护成本，通过高速以太网便捷接入多个低速设备，显著提高产品的适用环境。容易接入多个低速设备，同时提供RS232，RS485和RS422接口。将网络传输距离的极限从双绞线的100米扩展到了100公里以上，产品符合FCC、CE标准,即插即用，无需配置，使用简单方便。使工作环境更具效率和性价比。

Description

经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机

技术领域

本实用新型涉及高速物联网交换机设备的结构改进技术，尤其是经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机。

背景技术

物联网(The Internet of Things，简称IOT)是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。

物联网通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，让物理对象能够被远程感知和管理，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

物联网通过嵌入电路、软件、感应器以及网络连接，为物理对象赋予接收和交换数据的能力。这里的物理对象可以是任何物品，而不仅是传统的网络设备。

在工业通信环境中，已经大量地采用以太网作为通信手段，但是仍有相当数量的设备需要通过低速串口或者数字开关量进行通信和控制。工业交换机内的各部件连接关系复杂，且包含大量电子器件，容易产生热量，如果热量散发性能差，则会影响电子器件的运行，重则造成交换机的损坏。

在已公开的现有技术中，串口设备通过串口服务器实现串口到以太网的转换，然后接入以太网交换机，而开关量则通过开关量转以太网模块接入以太网交换机。这样在实际环境的应用中，除了必须的以太网线或者光纤外还需要为了串口和开关量信号拉线和添加相应的设备。这样既增加了布线和设备采购成本，也增加了后期的运维成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机，使工作环境更具效率和性价比。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括工业级交换芯片、工业级CPU、I2C串口芯片和开关量控制芯片；I2C串口芯片和开关量控制芯片分别与工业级CPU交互连接，工业级CPU交互连接与工业级交换芯片交互连接。

尤其是，I2C串口芯片连接外接串口设备，开关量控制芯片连接外接开关量。

尤其是，工业级CPU上安装TCP/IP Socket模块、TCP Server模块、MODBUS TCP模块、GPIO驱动模块、中断处理模块和I2C驱动模块；中断处理模块和I2C驱动模块连接，I2C驱动模块和TCP Server模块连接，然后，TCP Server模块与TCP/IP Socket模块连接，GPIO驱动模块与MODBUS TCP模块连接，然后，MODBUS TCP模块再连接TCP/IP Socket模块。MODBUSTCP模块为MODBUS寄存器。

尤其是，I2C串口芯片通过I2C总线连接工业级CPU，开关量控制芯片通过GPIO即通用型输入输出连接工业级CPU。

尤其是，工业级交换芯片上安装RS232，RS485和RS422接口。

尤其是，工业级交换芯片设计连接有8个千兆电口，2个千兆FX光口以太网交换机，相应支持8个10/100/1000Base-T电口和2个1000Base-X光口。

本实用新型的优点和效果：简化串口布线和开关量，降低设备制造、安装和后期管理维护成本，通过高速以太网便捷接入多个低速设备，显著提高产品的适用环境。将网络传输距离的极限从双绞线的100米扩展到了100公里以上，产品符合FCC、CE标准,即插即用，无需配置，使用简单方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中硬件连接框架结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中硬件部分子模块连接结构示意图。

附图标记包括：

工业级交换芯片1、工业级CPU2、I2C串口芯片3、开关量控制芯片4、外接串口设备5、外接开关量6；TCP/IP Socket模块21、TCP Server模块22、MODBUS TCP模块23、GPIO驱动模块24、中断处理模块25、I2C驱动模块26。

具体实施方式

本实用新型原理在于，工业级交换交换机硬件设计中CPU常用的低速连接接口有UART、I2C、SPI三种方式，从速率上都满足要求。而只有I2C协议包含有地址信息，可以在一条总线上挂接多个芯片。所以，本申请采用I2C总线方式，可以在硬件改动比较小的情况下，实现更多串口的扩展。而且如果CPU中的的GPIO不够用，也可以通过I2C总线扩展更多的IO用于开关量。同样的，优化改进的技术措施还包括，通过避免串口线和开关量的布线以降低安装成本，通过减少串口和开关量转接设备以降低设备购买成本和后期管理及维护成本，通过将串口线和开关量接入高速以太网可以充分利用以太网的带宽和容易接入多个低速设备，同时提供RS232，RS485和RS422接口。

本实用新型中，工业级交换芯片1设计连接有8个千兆电口，2个千兆FX光口以太网交换机，相应支持8个10/100/1000Base-T电口和2个1000Base-X光口。

本实用新型包括：工业级交换芯片1、工业级CPU2、I2C串口芯片3和开关量控制芯片4。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如附图1所示，I2C串口芯片3和开关量控制芯片4分别与工业级CPU2交互连接，工业级CPU2交互连接与工业级交换芯片1交互连接。

前述中，I2C串口芯片3连接外接串口设备5，开关量控制芯片4连接外接开关量6。

前述中，如附图2所示，工业级CPU2上安装TCP/IP Socket模块21、TCP Server模块22、MODBUS TCP模块23、GPIO驱动模块24、中断处理模块25和I2C驱动模块26；中断处理模块25和I2C驱动模块26连接，I2C驱动模块26和TCP Server模块22连接，然后，TCP Server模块22与TCP/IP Socket模块21连接，GPIO驱动模块24与MODBUS TCP模块23连接，然后，MODBUSTCP模块23再连接TCP/IP Socket模块21。

前述中，I2C串口芯片3通过I2C总线连接工业级CPU2，开关量控制芯片4通过GPIO即通用型输入输出连接工业级CPU2。

前述中，工业级交换芯片1上安装RS232，RS485和RS422接口。

前述中，MODBUS TCP模块23为MODBUS寄存器。

本实用新型实施例中，交换机设备中包括工业级交换芯片1、工业级CPU2、12C串口芯片3和开关量控制芯片4四部分；其中，I2C串口芯片3实现面板RS232/485串口到I2C总线的转换；开关量控制芯片4实现面板开发量接口到工业级CPU2内部GPIO驱动模块24的电平转换和隔离；工业级CPU2访问串口和开关量数据并转化成以太网报文，送入工业级交换芯片1；工业级交换芯片1完成所有以太网报文的交换包括来自于外接串口设备5和外接开关量6。

本实用新型实施例中，除了提供完整的工业管理交换机功能以外，还集成有至少二个I2C串口芯片3以及多个开关量控制芯片4的输入输出，可以直接连接外接串口设备5和外接开关量6，并通过以太网远程访问和控制。

本实用新型实施例中，对于低速接口处理部分，涉及TCP/IP Socket模块21、TCPServer模块22、MODBUS TCP模块23、GPIO驱动模块24、I2C驱动模块31以及中断处理模块51。其中，I2C驱动模块31读取和写入I2C串口芯片3上的数据；中断处理模块51为提高处理性能，串口的收发都通过中断方式触发；GPIO驱动模块24读取和写入外部开关量6数据；TCPServer模块22实现串口数据到TCP协议数据的透传；MODBUS TCP模块23实现与MODBUS TCP模块之间通讯协议，用于对外接开关量6的开关量数据和MODBUS寄存器之间的映射；TCP/IPSocket模块21实现标准的TCP/IP协议栈，用于和外界各种电脑服务器的网络交互。

本实用新型实施例中，对外支持硬件PoE+，可提供每端口最大30W输出功率，相较上一代PoE标准将功率提升一倍，足以满足市面上大部分无线AP、IP电话以及监控摄像头等设备的需要。在满负荷运行的状态下，其最多有半数端口可以同时对外提供PoE供电。

Claims (7)

1.经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机,包括工业级交换芯片(1)、工业级CPU(2)、I2C串口芯片(3)和开关量控制芯片(4)；其特征在于，I2C串口芯片(3)和开关量控制芯片(4)分别与工业级CPU(2)交互连接，工业级CPU(2)交互连接与工业级交换芯片(1)交互连接。

2.如权利要求1所述的经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机，其特征在于，I2C串口芯片(3)连接外接串口设备(5)，开关量控制芯片(4)连接外接开关量(6)。

3.如权利要求1所述的经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机，其特征在于，工业级CPU(2)上安装TCP/IP Socket模块(21)、TCP Server模块(22)、MODBUS TCP模块(23)、GPIO驱动模块(24)、中断处理模块(25)和I2C驱动模块(26)；中断处理模块(25)和I2C驱动模块(26)连接，I2C驱动模块(26)和TCP Server模块(22)连接，然后，TCP Server模块(22)与TCP/IP Socket模块(21)连接，GPIO驱动模块(24)与MODBUS TCP模块(23)连接，然后，MODBUS TCP模块(23)再连接TCP/IP Socket模块(21)。

4.如权利要求1所述的经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机，其特征在于，I2C串口芯片(3)通过I2C总线连接工业级CPU(2)，开关量控制芯片(4)通过GPIO即通用型输入输出连接工业级CPU(2)。

5.如权利要求1所述的经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机，其特征在于，工业级交换芯片(1)上安装RS232，RS485和RS422接口。

6.如权利要求1所述的经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机，其特征在于，工业级交换芯片(1)设计连接有8个千兆电口，2个千兆FX光口以太网交换机，相应支持8个10/100/1000Base-T电口和2个1000Base-X光口。

7.如权利要求3所述的经济型高速物联网2光8电千兆工业交换机，其特征在于，MODBUSTCP模块(23)为MODBUS寄存器。

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