CN215897742U - 一种多机通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了通信技术领域的一种多机通信系统，包括：一个上位机；一个通信转换器，与所述上位机连接；一个电池管理设备组，与所述通信转换器连接；所述通信转换器包括：一个以太网通信模块，与所述上位机连接；一个主控模块，与所述以太网通信模块连接；一个UDP端口组，与所述主控模块连接；一个RS422模块组，与所述UDP端口组连接。本实用新型的优点在于：极大的提升了上位机与多台电池管理设备通信的速度，并极大的降低了通信的成本。

Description

一种多机通信系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别指一种多机通信系统。

背景技术

随着信息时代的来临，便携式电子设备的应用越来越广泛，娱乐影音、网上办公、网页浏览、电子阅读等极大丰富了人们的生活，与此同时，越来越多的人开始关注便携式电子设备的续航能力。

在便携式电子设备可循环充放电的材料中，锂离子电池是首要选择，但是，锂离子电池在使用过程中依然可能存在过放、过充以及充电温度过高的现象，这些现象会影响锂离子电池的使用寿命，甚至还会出现锂离子电池在充放电过程中爆炸的安全事故，因此，电池管理设备应运而生。

使用电池管理设备前，需要测试人员在上位机编辑工步，然后下发到电池管理设备，以此来设置电池的充放电参数以及保护值的上下限；另外上位机需要实时获取电池管理设备的采样电压电流数据，为了提升电池的检测效率，需要同时运行多台电池管理设备进行并行作业，且上位机和电池管理设备之间通信完成的时间需要在100ms以内，因此需要选择一种合适的通信方式使上位机和电池管理设备之间进行快速、稳定的通信。

目前，上位机和电池管理设备之间的通信存在如下3种方式：

1、使用以太网通信：该方式每台电池管理设备都需要用到1块以太网芯片，电池管理设备数量多时还需要大量的交换机；比如8台电池管理设备需要8块以太网芯片，1个9口百兆交换机；以太网的传输速率最小为10Mbps，如果上位机以最小速率传输1000个字节给一个电池管理设备，则需要花费800us，8台电池管理设备都通信完也是需要花费800us，这种通信方式虽然足够满足需求，但是电池管理设备越多，需要的网线越多，需要的交换机也越多，导致通信成本居高不下。

2、使用RS485总线通信：当一台上位机要和8台电池管理设备通信，需要将8台电池管理设备的RS485接口进行串联，上位机采用轮询的方式跟这8台电池管理设备通信；假设RS485的传输速率为115200bit/s,上位机传输1000个字节给1台电池管理设备需花费69ms，传输给8台电池管理设备需花费552ms；这种通信方式虽然成本低，但是8台电池管理设备都通讯完所要花费的通信时间太长，不能满足实际需求，且每台电池管理设备都需要配置RS485总线地址，不够便捷。

3、使用CAN总线通信：当一台上位机要和8台电池管理设备通信，需要将8台电池管理设备的CAN接口进行串联在，上位机采用轮询的方式跟这8台电池管理设备通信；假设CAN总线的传输速率为250Kbit/s,上位机要传输1000个字节给1台电池管理设备需花费32m，传输给8台电池管理设备需花费256ms，大于100ms，还是不能满足实际需求。

因此，如何提供一种多机通信系统，实现提升上位机与多台电池管理设备通信的速度，并降低通信的成本，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种多机通信系统，实现提升上位机与多台电池管理设备通信的速度，并降低通信的成本。

本实用新型提供了一种多机通信系统，包括：

一个上位机；

一个通信转换器，与所述上位机连接；

一个电池管理设备组，与所述通信转换器连接；

所述通信转换器包括：

一个以太网通信模块，与所述上位机连接；

一个主控模块，与所述以太网通信模块连接；

一个UDP端口组，与所述主控模块连接；

一个RS422模块组，与所述UDP端口组连接。

进一步地，所述电池管理设备组包括：

八个电池管理设备，分别与所述通信转换器连接。

进一步地，所述UDP端口组包括：

八个UDP端口，一端与所述主控模块连接，另一端与所述RS422模块组连接。

进一步地，所述RS422模块组包括：

八个RS422模块，一端与所述UDP端口组连接，另一端与所述电池管理设备组连接。

进一步地，所述RS422模块设有一用于接收数据的接收器以及一用于发送数据的驱动器。

本实用新型的优点在于：

通过设置以太网通信模块用于连接上位机和通信转换器，设置RS422模块用于连接通信转换器和电池管理设备，即采用以太网转8路RS422总线的通信方式，在保障上位机和通信转换器通信速度的同时，减少了以太网通信模块、交换机以及网线的使用数量，且各RS422模块可进行并行作业，以保障整体通信的速度；例如RS422模块的传输速率为115200bit/s，上位机同时传输1000字节给8台电池管理设备只需花费70ms，其中上位机发送指令给通信转换器花费1ms,通信转换器将指令发送给电池管理设备花费69ms；最终实现极大的提升了上位机与多台电池管理设备通信的速度，并极大的降低了通信的成本。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种多机通信系统的电路原理框图。

图2是本实用新型以太网通信模块的电路图。

图3是本实用新型RS422模块的电路图。

图4是本实用新型工作原理的流程图。

标记说明：

100-一种多机通信系统，1-上位机，2-通信转换器，3-电池管理设备组，21-以太网通信模块，22-主控模块，23-UDP端口组，24-RS422模块组，231-UDP端口，241-RS422模块，31-电池管理设备。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：设置以太网通信模块21连接上位机1和通信转换器2，设置RS422模块241连接通信转换器2和电池管理设备31，即采用以太网转8路RS422总线的通信方式，减少以太网通信模块21、交换机(未图示)以及网线(未图示)的使用数量，且各RS422模块241可进行并行作业进行数据传输，以提升上位机1与多台电池管理设备31通信的速度，降低通信的成本。

请参照图1至图4所示，本实用新型一种多机通信系统100的较佳实施例，包括：

一个上位机1，用于通过所述通信转换器2向电池管理设备31发送检测指令，进而获取电池(未图示)至少包括采样电压、采样电流的数据包；

一个通信转换器2，与所述上位机1连接，用于以太网和RS422总线的相互转换；

一个电池管理设备组3，与所述通信转换器2连接，用于对电池进行检测，获取电池的采样电压、采样电流等数据；

所述通信转换器2包括：

一个以太网通信模块21，通过网线(未图示)与所述上位机1连接，用于所述上位机1与通信转换器2通过以太网进行通信，以提升通信速度；所述以太网通信模块21的型号优选为LAN8720A，LAN8720A是低功耗的10/100M以太网物理层芯片，可以通过自协商的方式与目的主机建立最佳连接，支持HPAuto-MDIX(自动检测当前连接所需的电缆连接类型)自动翻转功能，无需更换网线即可将连接更改为直连或交叉连接；所述以太网通信模块21通过RMII接口与主控模块22连接，所述主控模块22通过移植LWIP协议栈(是瑞典计算机科学院开发的一个小型开源的TCP/IP协议栈，是TCP/IP的一种实现方式)来实现UDP通讯。

一个主控模块22，与所述以太网通信模块21连接，用于控制所述通信转换器2的工作；所述主控模块22的型号优选为意法半导体公司的STM32F4系列芯片，STM32F4系列芯片是基于Cortex-M4内核的高性能微控制器，采用了90纳米的NVM工艺和ART技术，内部集成了一个以太网外设，实际是通过DMA控制器进行介质访问控制，借助以太网外设，STM32F4系列芯片可以通过以太网外设按照IEEE802.3-2002标准发送和接收数据包。

一个UDP端口组23，与所述主控模块22连接；

一个RS422模块组24，一端与所述UDP端口组23连接，另一端与所述电池管理设备组3连接。

所述电池管理设备组3包括：

八个电池管理设备31，分别与所述通信转换器2连接。

所述UDP端口组23包括：

八个UDP端口231，一端与所述主控模块22连接，另一端与所述RS422模块组24连接；各所述UDP端口231均分别绑定一UDP链接，并对应连接一个独立的所述RS422模块241。

所述RS422模块组24包括：

八个RS422模块241，一端与所述UDP端口组23连接，另一端与所述电池管理设备组3连接。

所述RS422模块241设有一用于接收数据的接收器(未图示)以及一用于发送数据的驱动器(未图示)。所述RS422模块241的型号优选为芯力特公司的SIT3490，SIT3490是一款高静电防护的全双工RS422收发器，分别使用接收器和驱动器进行收发数据，接收器和驱动器可以独立传输信号，SIT3490具备失效安全、限流保护、过压保护、控制端口热拔插输入等功能。

本实用新型的工作原理包括如下步骤：

步骤S10、上位机发送检测指令给通信转换器；

步骤S20、通信转换器通过以太网通信模块接收所述检测指令并发送给主控模块；

步骤S30、主控模块解析并校验所述检测指令后，将所述检测指令通过对应的UDP端口以及RS422模块发送给电池管理设备；

步骤S40、电池管理设备接收所述检测指令并进行缓存；

步骤S50、电池管理设备解析缓存的所述检测指令，基于所述检测指令封装对应的数据包，并将所述数据包通过通信转换器发送给上位机。

所述步骤S20具体为：

通信转换器通过以太网通信模块接收所述检测指令，主控模块通过太网通信模块的以太网中断接收所述检测指令。

所述步骤S30具体为：

主控模块解析所述检测指令获取携带的UDP端口编号，判断所述UDP端口编号是否与预设的UDP端口编号匹配，若是，则基于Uart(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步收发传输器)中断，利用所述UDP端口编号对应的UDP端口以及RS422模块将检测指令发送给对应的电池管理设备；若否，则结束流程。

例如预设的8个UDP端口对应的UDP端口编号分别为3001、3002、3003……3008，则需要校验所述检测指令解析得到的UDP端口编号是否为3001至3008中的一个。

所述步骤S40具体为：

电池管理设备接收所述检测指令，并将所述检测指令缓存至循环队列。

所述步骤S50具体为：

电池管理设备解析缓存的所述检测指令，基于所述检测指令封装对应的数据包，并使能DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)将所述数据包通过连接的RS422模块发送给通信转换器；通过DMA发送数据，不仅速度快，且不占用MCU资源；

通信转换器的主控模块使能DMA接收所述数据包，在Uart中断触发后，说明所述数据包已经接收完成，将所述数据包通过以太网通信模块发送给上位机。由于RS422模块的接收器和驱动器可以独立传输信号，因此上位机下发所述检测指令和接收回传的数据包这两个过程可以独立进行，以保障数据传输的稳定性。

综上所述，本实用新型的优点在于：

通过设置以太网通信模块用于连接上位机和通信转换器，设置RS422模块用于连接通信转换器和电池管理设备，即采用以太网转8路RS422总线的通信方式，在保障上位机和通信转换器通信速度的同时，减少了以太网通信模块、交换机以及网线的使用数量，且各RS422模块可进行并行作业，以保障整体通信的速度；例如RS422模块的传输速率为115200bit/s，上位机同时传输1000字节给8台电池管理设备只需花费70ms，其中上位机发送指令给通信转换器花费1ms,通信转换器将指令发送给电池管理设备花费69ms；最终实现极大的提升了上位机与多台电池管理设备通信的速度，并极大的降低了通信的成本。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种多机通信系统，其特征在于：包括：

一个上位机；

一个通信转换器，与所述上位机连接；

一个电池管理设备组，与所述通信转换器连接；

所述通信转换器包括：

一个以太网通信模块，与所述上位机连接；

一个主控模块，与所述以太网通信模块连接；

一个UDP端口组，与所述主控模块连接；

一个RS422模块组，与所述UDP端口组连接。

2.如权利要求1所述的一种多机通信系统，其特征在于：所述电池管理设备组包括：

八个电池管理设备，分别与所述通信转换器连接。

3.如权利要求1所述的一种多机通信系统，其特征在于：所述UDP端口组包括：

八个UDP端口，一端与所述主控模块连接，另一端与所述RS422模块组连接。

4.如权利要求1所述的一种多机通信系统，其特征在于：所述RS422模块组包括：

八个RS422模块，一端与所述UDP端口组连接，另一端与所述电池管理设备组连接。

5.如权利要求4所述的一种多机通信系统，其特征在于：所述RS422模块设有一用于接收数据的接收器以及一用于发送数据的驱动器。

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