CN215420344U - 一种多协议数据通信控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种多协议数据通信控制装置，属于数据通信控制装置技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种多协议数据通信控制装置硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：在装置壳体的侧面设置有数据通信控制面板，所述壳体的侧面还设置有显示屏和控制按键，在壳体的背面还设置有电源模块；在壳体内部安装有控制电路板，所述控制电路板上集成有微控制器，在微控制器的外围电路中设置有时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块，所述微控制器通过导线分别与显示屏、控制按键、时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块相连；所述数据通信控制模块的内部设置有多协议通信端口；本实用新型应用于数据通信场所。

Description

一种多协议数据通信控制装置

技术领域

本实用新型一种多协议数据通信控制装置，属于数据通信控制装置技术领域。

背景技术

目前各行业使用的数据交互设备主要是路由器、个人电脑、手机等设备，一般连接光纤网线等介质与特定目标建立数据连接，随着各行业执行标准的不断提高，也相应的对数据通信标准提出了更高的要求，如提供更多通信协议的通信接口，要求在控制装置具备一般电脑基础功能的同时扩展更多工业计算机的功能，但目前无论是个人电脑还是专用服务器均无法满足上述要求，这需要针对相应功能模块进行专门的定制，并对现有硬件装置的硬件结构做出相应改进。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种多协议数据通信控制装置硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种多协议数据通信控制装置，包括壳体，在壳体的侧面设置有数据通信控制面板，所述壳体的侧面还设置有显示屏和控制按键，在壳体的背面还设置有电源模块；

在壳体内部安装有控制电路板，所述控制电路板上集成有微控制器，在微控制器的外围电路中设置有时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块，所述微控制器通过导线分别与显示屏、控制按键、时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块相连；

所述数据通信控制模块的内部设置有CAN总线端口、RS232通信端口、RJ45网线端口、UART通信端口、USB通信端口、PCIE通信端口、I2C总线端口、SPI端口，各端口具体安装在数据通信控制面板的内侧；

所述微控制器的电源输入端与电源模块相连。

所述数据存储模块内部具体设置有闪存或SSD固态硬盘，所述内存控制模块内部具体设置有DDR3L内存。

所述CAN总线端口内部使用的控制芯片型号为SN65HVD232D；

所述RS232通信端口内部使用的控制芯片型号为SP3232ECYL；

所述RJ45网线端口内部使用的控制芯片型号为RTL8211E。

所述壳体的侧面还设置有音频接口和视频接口，所述音频接口内部使用的控制芯片型号为ALC269Q，所述视频接口内部使用的控制芯片型号为SiI9022ACNU。

所述电源模块内部使用的稳压器型号为TPS51100DGQ。

所述壳体的侧面还设置有状态指示灯和蜂鸣器。

所述微控制器还通过调试端口EJTAG与处理器调试装置相连。

所述微控制器的型号选择为LS2K1000。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型提供的多协议数据传输控制装置具备人机界面控制、信息显示、数据收发等功能，挂载有大容量存储器以及丰富的对外接口和便捷的调试接口，在提供有电脑主机一般功能的基础上，进一步融入工业计算机的硬件及功能，能够有效提高各行业通信数据传输的兼容性和适应性，提高行业内的数据交互效率，满足客户多元的通信需求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型壳体内部的结构示意图；

图3为本实用新型的电路结构示意图；

图4为本实用新型微控制器的电路图；

图5为本实用新型CAN总线端口内部的电路图；

图6为本实用新型RS232通信端口内部的电路图；

图7为本实用新型数据存储模块内部的电路图；

图8为本实用新型PCIE通信端口内部的电路图；

图9为本实用新型电源模块的电路图；

图10为本实用新型视频接口内部的电路图；

图11为本实用新型音频接口内部的电路图；

图12为本实用新型RJ45网线端口内部的电路图；

图中：1为壳体、2为数据通信控制面板、3为显示屏、4为控制按键、5为电源模块、6为控制电路板、7为微控制器、11为时钟控制模块、12为数据存储模块、13为内存控制模块、14为数据通信控制模块；

21为CAN总线端口、22为RS232通信端口、23为RJ45网线端口、24为UART通信端口、25为USB通信端口、26为PCIE通信端口、27为I2C总线端口、28为SPI端口、31为音频接口、32为视频接口。

具体实施方式

如图1至图12所示，本实用新型一种多协议数据通信控制装置，包括壳体，在壳体的侧面设置有数据通信控制面板，所述壳体的侧面还设置有显示屏和控制按键，在壳体的背面还设置有电源模块；

在壳体内部安装有控制电路板，所述控制电路板上集成有微控制器，在微控制器的外围电路中设置有时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块，所述微控制器通过导线分别与显示屏、控制按键、时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块相连；

所述数据通信控制模块的内部设置有CAN总线端口、RS232通信端口、RJ45网线端口、UART通信端口、USB通信端口、PCIE通信端口、I2C总线端口、SPI端口，各端口具体安装在数据通信控制面板的内侧；

所述微控制器的电源输入端与电源模块相连。

所述数据存储模块内部具体设置有闪存或SSD固态硬盘，所述内存控制模块内部具体设置有DDR3L内存。

所述CAN总线端口内部使用的控制芯片型号为SN65HVD232D；

所述RS232通信端口内部使用的控制芯片型号为SP3232ECYL；

所述RJ45网线端口内部使用的控制芯片型号为RTL8211E。

所述壳体的侧面还设置有音频接口和视频接口，所述音频接口内部使用的控制芯片型号为ALC269Q，所述视频接口内部使用的控制芯片型号为SiI9022ACNU。

所述电源模块内部使用的稳压器型号为TPS51100DGQ。

所述壳体的侧面还设置有状态指示灯和蜂鸣器。

所述微控制器还通过调试端口EJTAG与处理器调试装置相连。

所述微控制器的型号选择为LS2K1000。

本实用新型提供的数据通信装置支持多协议数据传输，可同时挂载大容量存储器以及丰富的对外接口，包括以太网口、RS-232和USB接口等，安装有便捷的调试接口，包括JTAG、单板加电接口、工作状态指示灯等，具体使用时，产品采用的各控制功能模块情况如下：

系统存储采用的boot数据存储模块选用58所的CKSFL25Q512ASNORFLASH，该芯片容量为64MB，存放芯片启动的PMON引导。

系统存储通过微控制器内部集成SATA控制器，采用的SATA控制器支持SATA1代1.5Gbps和SATA2代3Gbps的传输，并兼容串行ATA2.6和AHCI1.1规范。

本实用新型使用的微控制器要求支持最大4个CS（由4个片选信号实现，即两个双面内存条），一共含有19位的地址总线（即：16位的行列地址总线和3位的逻辑Bank总线），在具体选择使用不同内存芯片类型时，可以调整DDR3内存控制器参数设置进行支持，其中支持的最大片选（CS_n）数为4，行地址（RAS_n）数为16，列地址（CAS_n）数为16，逻辑体地址（BANK_n）数为3；DDR3颗粒可选用紫光国芯的HXI15H4G160AF-13K，HXI15H4G160AF-13K是4GbitDDR3SDRAM的内存颗粒，配置4片构成2GB内存。

在装置显示屏的接线中，选择其中一路DVO1通过GM7510芯片输出DVI显示接口，LVDS视频由微控制器的DVO产生符合VESA标准的时序电路，色彩空间采用标准RGB，经过专用DVI视频编码芯片，就能输出DVI视频。

上述GM7510芯片实现数字视频4.95Gbps带宽，支持DVI1.0，支持TMDS接口规范，支持从VGA到UXGA像素率，支持通用图像控制接口功能，内部集成低噪声低抖动高速多相位锁相环PLL模块、数据输入接口模块、编码器模块、I2C总线接口模块、通用接口控制模块、串行器模块、TMDS差分信号发送模块、1.8V调整器模块、I2C总线接口等模块。支持DVI1.0标准，最高速度165MHz，支持24位单沿采样模式，支持12、24位双沿采样模式，同时兼容SII178和TFP410。

在系统的PCI-E接口设计中，微控制器共设置有两个PCIE控制器，其中一个PCIE控制器既可以作为一个X4的PCIE端口也可以作为4个独立的X1PCIE端口，另一个PCIE控制器既可以作为一个X4的PCIE端口也可以作为2个独立的X1PCIE端口，作为X1端口时，仅LANE0和LANE1可用，LANE2和LANE3不可用。

微控制器的PCIE控制芯片仅可以作为RC使用，不能作为EP，其中一个PCIE控制器包含0～3号，共4个PCIE端口，0号端口可以X4/X1的方式工作，1～3号端口仅能以X1的方式工作，另一个PCIE控制器仅包含0和1号PCIE端口，每个PCIE端口均有自己独立的PCI地址空间。

PCIE总线采用了串行连接方式，并使用数据包(Packet)进行数据传输，采用这种结构有效去除了在PCI总线中存在的一些边带信号，如INTx和PME#等信号，综合控制模块选择PCIE的Port0的LANE0和LANE1作为对外连接的2路X1；在PCIE总线中，数据报文在接收和发送过程中，需要通过多个层次，包括事务层、数据链路层和物理层。

系统的千兆以太网设计有两路10/100/1000自适应以及网接口，MAC控制器由微控制器内部集成的控制器实现，PHY层接口选用JEM88E1111HV芯片实现，变压电路由贵州顺络讯达公司的XECJLT1606-A实现，MAC与PHY之间通过RGMⅡ接口连接。

按上述型号组装的以太网链路控制器具备两路10/100/1000Mbps自适应以太网MAC，双网卡均兼容IEEE802.3，对外部PHY实现RGMII接口，半双工/全双工自适应，半双工时，支持碰撞检测与重发（CSMA/CD）协议，支持CRC校验码的自动生成与校验，支持前置符生成与删除。

系统内部集成USB2.0控制器，可根据需求选择相应的用户模式，要求具备4个独立的USB2.0的HOST端口，其中端口0固定为OTG工作模式，兼容USB1.1和USB2.0标准，内部OHCI控制和实现全速和低速传输；另外在USB接口电路的设计中加入隔离变压器和防静电保护芯片可以降低功耗，提高电路使用的可靠性。

在系统的RS232串口设计中，微控制器支持多路UART控制器接口，UART接口经过国微SM3232转换成RS232接口，通信速率支持9600～115200baud，具备1个全功能UART和流控TXD,RXD,CTS,RTS,DSR,DTR,DCD,RI接口，设置有最大12个UART接口，支持两路全双工异步数据接收/发送。

本实用新型的微控制器CPU可选用龙芯中科技术有限公司的2K1000系列芯片，龙芯2K1000处理器主要面向于网络应用，兼顾平板应用及工控领域应用，采用40nm工艺，片内集成2个GS264处理器核，主频1GHz，64位DDR3控制器，以及各种系统IO接口；采用该类型芯片作为控制芯片有如下优势：

一、接口上命令、读写数据全流水操作；

二、内存命令合并、排序提高整体带宽；

三、配置寄存器读写端口，可以修改内存设备的基本参数；

四、内建动态延迟补偿电路（DCC），用于数据的可靠发送和接收；

五、支持133-533MHZ工作频率。

关于本实用新型具体结构需要说明的是，本实用新型采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本实用新型提出的技术问题，本实用新型中出现的部件、模块、具体元器件的型号、相互间连接方式以及，由上述技术特征带来的常规使用方法、可预期技术效果，除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的专利、期刊论文、技术手册、技术词典、教科书中已公开内容，或属于本领域常规技术、公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种多协议数据通信控制装置，包括壳体，在壳体的侧面设置有数据通信控制面板，其特征在于：所述壳体的侧面还设置有显示屏和控制按键，在壳体的背面还设置有电源模块；

在壳体内部安装有控制电路板，所述控制电路板上集成有微控制器，在微控制器的外围电路中设置有时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块，所述微控制器通过导线分别与显示屏、控制按键、时钟控制模块、数据存储模块、内存控制模块、数据通信控制模块相连；

所述数据通信控制模块的内部设置有CAN总线端口、RS232通信端口、RJ45网线端口、UART通信端口、USB通信端口、PCIE通信端口、I2C总线端口、SPI端口，各端口具体安装在数据通信控制面板的内侧；

所述微控制器的电源输入端与电源模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种多协议数据通信控制装置，其特征在于：所述数据存储模块内部具体设置有闪存或SSD固态硬盘，所述内存控制模块内部具体设置有DDR3L内存。

3.根据权利要求1所述的一种多协议数据通信控制装置，其特征在于：所述CAN总线端口内部使用的控制芯片型号为SN65HVD232D；

所述RS232通信端口内部使用的控制芯片型号为SP3232ECYL；

所述RJ45网线端口内部使用的控制芯片型号为RTL8211E。

4.根据权利要求1所述的一种多协议数据通信控制装置，其特征在于：所述壳体的侧面还设置有音频接口和视频接口，所述音频接口内部使用的控制芯片型号为ALC269Q，所述视频接口内部使用的控制芯片型号为SiI9022ACNU。

5.根据权利要求1所述的一种多协议数据通信控制装置，其特征在于：所述电源模块内部使用的稳压器型号为TPS51100DGQ。

6.根据权利要求1所述的一种多协议数据通信控制装置，其特征在于：所述壳体的侧面还设置有状态指示灯和蜂鸣器。

7.根据权利要求1所述的一种多协议数据通信控制装置，其特征在于：所述微控制器还通过调试端口EJTAG与处理器调试装置相连。

8.根据权利要求1所述的一种多协议数据通信控制装置，其特征在于：所述微控制器的型号选择为LS2K1000。

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