专利名称：基于EtherNet/IP协议的具有短路保护自诊断功能的远程I/O模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信以及嵌入式系统应用技术领域，特别是涉及一种具有短路保护与 自诊断功能的基于Khernet/IP工业以太网协议的I/O模块。
背景技术：
近年来，随着以太网技术在工业控制领域的广泛应用，Ethernet/IP作为解决网络 中数据传输速率低、缺乏透明度、软件和维护费用高等问题的工业以太网新方案，得到越来 越多的关注。Ethernet/IP是一个完全开放的技术，这种开放性使其很快的在世界范围内得 以推广，国内外的许多大公司和研究机构看到这方面的商机，纷纷着手进行研究。
国内，对于Khernet/IP通信接口的研究工作尚处于起步阶段，方法和手段都在 摸索。因此仍面临研究成本高、数据通信报文利用率低、实时性和稳定性差等诸多问题。
EtherNet/IP采用标准的KherNet和TCP/IP技术来传送CIP通信包，以UDP/IP 和TCP/IP分别封装I/O信息和显式信息，可以保证提供不同网络性能要求的数据通信服 务，还使工业自动化和控制设备具有互操作性和互换性，因此KherNet/IP是一种理想的 自动化的以太网标准。通用并且开放的应用层协议CIP加上已经被广泛使用的KherNet 和TCP/IP协议就构成EtherNet/IP协议的体系结构。
目前，为了进行设备之间的通信，传统的I/O模块需要通过导线将设备外部端点 与控制器端点一对一连接，这种硬接线的连接方式需要耗费大量的精力进行现场组装与调 试，且随着系统的复杂程度会增加大量的硬接线成本。发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于EtherNet/IP协议 的具有短路保护自诊断功能的远程I/O模块。
由于S3C2440是BGA封装，其实际布线需要6层以上板才能实现，而和ARM连接的 其他芯片一般都只需要两层板就能实现，所以在硬件布线的时候为了节省成本分为核心板 和底板两块。
本发明提供的基于KherNet/IP协议的具有短路保护自诊断功能的远程I/O模块 包括
核心板单元，用于提供整个系统平台的核心微处理器以及内存和闪存；
底板单元，是平台的外围电路，用于与外联设备进行通信，在I/O接口电路短路 时，断开电源给予短路保护，并显示I/O接口状态；
所述核心板单元包括
微处理器S3C2440A，是基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，运行 在400MHz，是一款多用途的通用芯片，其内部集成了微处理器和常用外围组件；
FLASH，是一种在系统编程期间存储的信息不会在系统掉电后丢失的程序存储器，具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇编程(烧写)和擦除的特点，且可由内部嵌 入的算法完成对芯片的操作；
三星K9F2G08U0B-PCB0是NAND型FLASH，数据存储容量为256MB，预留存测试数 据，写快读慢，还有2M的NOR型FLASH，构成双FLASH启动。
SDRAM，是同步动态随机存储器，工作时需要同步时钟，内部的命令的发送与数据 的传输都以它为基准，需要不断的刷新存储阵列来保证数据不丢失，并且其数据不是线性 依次存储，而是自由指定地址进行数据读写，与FLASH存储期相比，不具备掉电保持数据的 特性，但其存取速度大大高于FLASH存储器，且具有读、写属性，用于在系统中做程序的运 行空间、数据及堆栈区。
MT48LC16M16A2P 是 64MB 的 SDRAM 芯片。
电源电路，S3CM40微处理器，包括有电源开关和指示灯，经可带载1. 5A的低压差 线性稳压源AS1117AR-3.3IC芯片稳压，提供模块所需要的3.3V电源。核心板上微处理器 内核电压(1.25V)采用低噪声、低压差线性稳压源MAX8860EUA稳压芯片。它工作在300MHz 时内核工作电压为1.2V，工作在400MHz时内核工作电压为1.3V，但其片内功能模块的工 作电压为1.8V*3.3V。外接的是5V直流电源，所以需要完成5V到3. 3V，3. 3V到1. 8V和 1. 2V电压的转换；
系统复位电路，MAX811是一款连接比较简单的手动复位芯片，nMR引脚接开关， nRESET引脚接微处理器的复位引脚。系统复位电路第一功能是上电复位。一般微机电路正 常工作需要供电电源为5V士5%，即4. 75 5. 25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要 稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4. 75V低于5. 25V以及晶体振荡器稳 定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作；
所述底板单元包括有
JTAG接口电路，采用2. Omm间距的10引脚调试接口电路，减少了底板的占用面积， 方便用户二次开发，S3C2440芯片内部有JTAG核，因此，可以通过外部JTAG调试电缆或仿 真器与开发板系统连接调试。JTAG接口是4线TMS、TCK、TDI、TD0，分别为模式选择、时钟、 数据输入和数据输出线，S3C2440处理器内部已提供了对JTAG的支持，因此只需要按照电 气规范直接连接即可；
串口电路，即通用的异步收发器(UART)的接口电路，用于数据间基于串行数据 总线标准的数据传输；它将TTL到RS232的电平转换实现RS232接口，使用电子工业协会 (EIA)推荐的RS-232-C串行数据总线传输标准，其采用的接头是9芯的D型插头，采用负逻 辑方式，通信时使用MAX232电平转换电路。
以太网接口电路，包括有DM9000以太网处理芯片，以太网模块有下面三个主要构 件组成硬件电缆、接头以及与数据包交换计算机网络传送数据的电路；一个以太网包，即 在网络中被传送的数据单元，通过RJ45网络接口传送到硬件电缆上，然后在以太网中由以 太网访问秩序协议(CSMA/⑶)来控制数据包的传送和流动；
核心板接口电路，与核心板相连接，用于核心板和底板的连接，该电路连通后，核 心板和底板将构成一个整体。
输入接口电路，可为外联对象的输入接口进行供电，向微处理器提供所输入的现 场数据，并在发生短路时，切断电源，而在短路故障排除后恢复供电；
用于接收核心板上的微处理器下发的数据，并根据这些数据为外联设备的输出口 供电，在发生短路时，切断电源，在短路故障完全排除后恢复正常运行状态；
输入状态诊断电路，用于诊断输入接口电路是否发生短路，并在发生短路故障的 时候输出诊断信号。
输出状态诊断电路，用于诊断输出接口电路是否发生短路，并在发生短路故障的 时候输出诊断信号。
优选地，所述输入接口电路包括有功率开关芯片TS4141，该功率开关芯片TS4141 一端接输入接口，另一端连接核心板上的电源电路，所述输入接口可接传感器或机械开 关模块，所述输入接口接光耦PC817，所述光耦PC817的输出端接三态双向总线收发器 74LSM5，所述三态双向总线收发器74LS245的输出端接核心板上的微处理器S3C2440。
优选地，所述输出接口电路包括有三态双向总线收发器74LS273，所述三态双向 总线收发器74LS273的输入端接核心板上的微处理器S3C2440，其输出端接三极管Ql的 基极，所述三极管Ql的发射极接地，集电极接光耦PC817，所述光耦PC817的输出端接功率 开关芯片TS4141，该功率开关芯片TS4141 —端接输出接口，另一端与核心板上的电源相连 接，所述输出接口可接多种执行器。
优选地，所述输入状态诊断电路和输出状态诊断电路中包括有电压比较器 LM311，所述电压比较器LM311的负信号端接输入接口电路或输出接口电路的电源正端，其 正端电压恒定，所述电压比较器LM311的输出端短路LED提示灯。
本发明的优点和积极效果
本发明模块可在嵌入式系统中运行基于Khernet/IP协议的程序，完成数据报 文在以太网络中的通信传输功能。可直接接入标准的Khernet/IP网络，方便与各种 Ethernet/IP扫描器进行组态，实现远程输入和输出(I/O)数据与诊断信息的实时上传，且 具有短路保护与自诊断功能，当接口电路发生短路故障时可自动切断电源，防止因短路电 流将电路烧毁，并提供自诊断信息，方便维护人员进行模块的故障监控和排查，当短路故障 排除后模块可自动恢复正常工作，因此本发明具有很大的现实意义。
图1为本发明提供的一种基于KherNet/IP协议的数据通信接口硬件平台的总体 结构图2为图1中核心板电路中S3C2440A微处理器电路的电路图3为图1中核心板电路中Flash电路的电路图4为图1中核心板电路中SDRAM电路的电路图5为图1中底板电路中电源电路的电路图6为图1中底板电路中系统复位电路的电路图7为图1中底板电路中JTAG接口电路的电路图8为图1中底板电路中串口电路的电路图9为图1中底板电路中以太网芯片DM9000电路的电路图
图10为图1中底板电路中以太网接口电路的电路图11为图1中底板电路中底板与核心板接口电路的电路图12为图1中底板电路中输入接口电路的电路图13为图1中底板电路中输出接口电路的电路图14为图1中底板电路中输入状态诊断电路的电路图15为图1中底板电路中输出状态诊断电路的电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本 发明进行说明。
图1为本发明提供的一种基于Khernet/IP工业以太网协议的具有短路保护自诊 断功能的远程I/O模块的硬件平台的总体结构图。参见图1，本发明提供的硬件平台包括核 心板101和底板102，其中
核心板101，用于提供整个系统平台的核心微处理器以及内存和闪存，是底板102 运行必不可少的部分，微处理器中可嵌入操作系统，完成程序数据的烧写(编程)、存储、管 理等功能，是整个硬件平台的核心；
底板102，与核心板101通过底板上的核心板接口电路IOM相连接，是平台的外 围电路，用于提供数据传输接口，网络接口等附加功能，完成数据通信传输过程中的具体工 作，并将数据输入状态和/或输出状态反馈给核心板101。
在本发明中，所述核心板101包括有
微处理器S3C2440A 1011，是基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器， 运行在400MHz，是一款多用途的通用芯片，其内部集成了微处理器和常用外围组件。参见图 2，图2为S3CM40A电路的电路具体实现上，所述微处理器S3C2440A 1011的频率是400MHz，其ARM920T核由 ARM9TDMI、存储管理单元(MMU)和高速缓存三部分组成。其中，MMU可以管理虚拟内存，高 速缓存有独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器 CP14和CP15，CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。
微处理器S3C2440A 1011与Khernet网络中的其他节点之间进行数据通信具体 为所述微处理器S3C2440A 1011接收来自Khernet网络中的报文并进行解析，以及将要 发送给Khernet网络中的报文进行打包，以符合Ethernet/IP协议规范。
需要说明的是，按照Ethernet/IP协议规范，Ethernet网络中传输的报文分为报 文头和有效数据两部分。因此，微控制器S3C2440A 1011在接收到总线报文后，需要将报文 头和有效数据拆解，从报文头中判断该报文的类型，源节点地址等，而从有效数据中获取所 需要的具体数据，上述过程即为数据报文的解析过程。同理，当微控制器S3C2440A 1011需 要向Khernet网络中传输其内部的报文时，需要对该报文进行封装(即打包)，使该报文具 备相关的报文头(该报文头包含本节点或目标节点地址、信息类型等)，然后再向Khernet 网络中发送。
需要说明的是，微处理器S3C2440A在初始上电后，所有参数的状态都需要有一个 初始值，这样才能在一个初始状态下进入正常工作状态。在微控制器S3C2440A开始执行 时，需将相关参数如节点地址、主站地址、通信波特率、定时器初始记数值、CSMA/CD控制寄 存器初始值等参数写入微控制器S3C2440A，只有这样才能开始运行。因此需要在专用寄存7器中运行BootLoader引导程序，从而完成初始化。
FLASH电路1012，与微处理器S3C2440A 1011通过地址线和数据线相连接，用于 存储程序，并能在系统编程期间保证存储的信息不会在系统掉电后丢失，参见图3，图3为 FLASH电路的电路SDRAM 1013，与微处理器S3C2440A 1011通过地址线和数据线相连接，用于存储 数据但不具备掉电保持数据的特性，参见图4，图4为SDRAM电路的电路电源电路1014，与核心板连接，用于为整个平台提供稳定的电源，保证平台可以正常工作；
具体实现上，其电压设计采用5V输入，板上带电源开关和指示灯，经可带载1.5A 的低压差线性稳压源AS1117AR-3.3IC芯片稳压，提供给板子所需要的3.3V电源。在核心 板上微处理器内核电压(1.25V)采用低噪声、低压差线性稳压源MAX8860EUA稳压芯片；参 见图5，图5为电源电路的电路需要说明的是，本发明中，在5V供电处添加一个保险丝用于防止过流导致板子损 坏，保险丝损坏后，需更换一个新的保险丝，保险丝采用的是2A的。
系统复位电路1015，与核心板连接，用于确保微机系统中电路稳定可靠工作；
具体实现上，为了能发挥高效的电源监控作用，选取了专门的系统监视复位芯片 MAX811S，实现对电源电压的监控和手动复位操作。该芯片性能优良，一旦系统电源低于系 统复位的阀值(2. 93V)，复位芯片MAX811S将会对系统进行复位；参见图6，图6为系统复位 电路的电路在本发明中，底板102包括有
JTAG电路1021，用于芯片的测试，允许多个器件通过JTAG接口串连在一起，实现 对各个器件的分别测试，JTAG接口还常用于实现ISPan-System Programmable，在线编 程)，对FLASH等器件进行编程；
具体实现上，采用2. Omm间距的10脚调试接口电路，减少了底板的占用面积，方便 用户的二次开发，S3C2440芯片内部有JTAG核，因此，可以通过外部JTAG调试电缆或仿真 器与本硬件平台系统连接调试；参见图7，图7为JTAG电路的电路串口电路1022，即通用的异步收发器(UART)的接口电路，用于数据间基于串行数 据总线标准的数据传输；它将TTL到RS232的电平转换实现RS232接口，使用电子工业协会 (EIA)推荐的RS-232-C串行数据总线传输标准，其采用的接头是9芯的D型插头，采用负逻 辑方式，通信时使用MAX232电平转换电路。
具体实现上，本硬件平台系统有一个五线异步串行接口和一个UART扩展接口 ；参 见图8，图8为串口电路的电路以太网接口电路1023，起到网卡的作用，用于使整个硬件平台系统运行于以太网 络中，从而可以和网络中的其他节点完整数据通信传输，通过以太网进行通信的速度较快， 可以实现NFS文件共享和TFTP网络文件传输；
具体实现上，S3C2440A本身并没有网络接口，但是，通过扩展网络接口的模式，本 硬件平台系统提供了一个DM9000E 100M的网络接口 ；参见图9、10，为以太网接口电路的电 路核心板接口电路1024，与核心板101相连接，用于确保微机系统中电路稳定可靠工作；参见图11，图11为核心板接口电路的电路输入接口电路1025，用于为可接外围通信对象的输入接口进行供电，向微处理器 1011提供输入接口所输入的现场数据，并在发生短路时，断开供电，而在短路故障排除后恢 复供电；
输出接口电路10 ,用于接收核心板上的微处理器1011下发的数据，并根据这些 数据为外联设备的输出口供电，在发生短路时，切断电源，在短路故障完全排除后恢复正常 运行状态；
参见图12、图13，图示输入接口电路1025和输出接口电路10 中的TS4141为智 能高端功率开关芯片，最大可提供2A负载电流，TS4141自身带有短路保护电路、过流保护、 过压保护等功能。当模块接口短路时，TS4141内部集成的检测电路会自动保护模块电路， 断开电源，而当短路故障排除时，TS4141能立即恢复供电，使接口能正常工作。
输入接口电路如图12所示，所述输入接口电路1025包括有功率开关芯片TS4141， 该功率开关芯片TS4141 —端接输入接口，另一端连接核心板上的电源电路1014，所述输入 接口可接传感器或机械开关模块，所述输入接口接光耦PC817，所述光耦PC817的输出端接 三态双向总线收发器74LSM5，所述三态双向总线收发器74LS245的输出端接核心板上的 S3C2440微处理器1011。
如图12所示，外部的MV电源通过智能高端功率开关芯片TS4141给输入接口 (Headerf)供电，输入接口可接机械开关或传感器等外围通信对象，该输入接口接光耦 PC817，当机械开关闭合或传感器动作时，光耦PC817导通，光耦PC817的输出端输出高电 平，通过三态双向总线收发器74LS245可以实现与微处理器S3C2440进行数据的双向传输， 最终外围通信对象的8路输入数据(开关量)由微处理器通过选通74LS245进行采集。
输出接口电路如图13所示，所述输出接口电路10 包括有输出接口包括三态双 向总线收发器74LS273，所述三态双向总线收发器74LS273的输入端接核心板上的S3C2440 微处理器1011，其输出端接三极管Ql的基极，所述三极管Ql的发射极接地，集电极接光耦 PC817，所述光耦PC817的输出端接功率开关芯片TS4141，该功率开关芯片TS4141 —端接输 出接口，另一端与核心板上的电源1014相连接，所述输出接口可接多种执行器。
如图13所示，外部的MV电源通过智能高端功率开关芯片TS4141给输出接口供 电，输出接口可接电磁阀、继电器等执行器(即外围通信对象)。D触发器74LS273可实现数 据的锁存。微处理器输出数据时，微处理器只需给74LS273的时钟端提供一个上升跳边沿， 数据总线上的输出数据既锁存在74LS273的输出端。输出信号为高电平时，三极管Q19013 导通，从而光耦PC817导通，TS4141的开关信号输入端被激活，TS4141开启，从而为输出接 口(Header 2)供电，驱动电磁阀、继电器等外围通信对象。
输入状态诊断电路1027，用于诊断输入接口电路1027是否发生短路，在输入接口 电路1025发生短路时，输出短路诊断信号给微处理器1011 ；
输出状态诊断电路10 ，用于诊断输出接口电路10 是否发生短路，在输出接口 电路10 发生短路时，输出短路诊断信号给微处理器1011 ；
图14、图15分别为输入状态电路和输出状态诊断电路，如图14和图15所示， LM311为高精度的电压比较器，当其正信号端电压大于负信号端电压时，其输出端输出高电 平，当其负信号端电压大于正信号端电压时，其输出端输出低电平。图14、图15中，所述电压比较器LM311的负信号端接输入接口电路1025或输出接口电路10 的电源正端，其 正端电压恒定，所述电压比较器LM311的输出端接光耦PC817，所述光耦PC817的输出端 接三态双向总线收发器74LSM5，所述三态双向总线收发器74LSM5的输出端接微处理器 S3CM40。
在本发明中，输入接口电路1025和输出接口电路10 的电源正端接电压比较 器LM311的负信号端，24V电压经过10K、30K电阻分压后接LM311正信号端，正端电压恒为 ISV0因此，当输入接口电路1025发生短路时，TS4141处于保护状态，输入接口电路10 的电源正端接地，电源工作指示LED灯DSl熄灭。电压比较器LM311的负信号端接地，由于 电压比较器LM311的正端接18V的基准电压，电压比较器LM311输出高电平，此时短路提示 LED灯DS2导通指示通道短路。
当短路故障排除时，TS4141自动恢复工作状态，电源工作LED灯DSl导通，电压比 较器LM311由于负信号端电压大于正信号端电压，输出低电平，短路提示灯DS2熄灭，表明 输入通道正常。
同理，当输出接口电路10 发生短路时，电源工作提示灯DS4熄灭，电压比较器 LM311输出高电平，控制短路提示LED灯DS3导通。当短路故障排除时，电源工作提示灯DS4 导通，电压比较器LM311输出低电平，短路提示灯DS3熄灭，表明输出通道正常。
对于上述本发明提供的模块，该模块在输入或者输出接口电路发生短路时，参见 图12、图13，能够立即断开通路，能够有效地保护模块的其他电子元件不会因短路而烧毁。 结合图14、图15所示的电路，在短路时可以发出报警信号，提示工作人员能够尽快排除断 路故障。此外，当短路故障排除后可以立即自动恢复工作状态，本发明的短路保护采用电子 式短路保护，具有响应速度快，短路时功耗小的优点，并且电路简单，成本低廉。
上述本发明模块具有的输入和输出状态诊断电路，可以在输入输出端口发生短路 故障时，对用户发出报警提示，从而使在现场工作条件较差的情况下，对经常造成模块输 入、输出端短路，负载模块短路等引起严重电源短路的故障实现有效的诊断与保护。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有短路保护与自诊断功能的 Ethernet/IP工业以太网输入和输出I/O模块，其具有短路保护与自诊断功能，可以在接口 电源发生短路的情况下及时断开电源，避免因短路电流而烧毁，并提供自诊断信息，方便维 护人员进行模块的故障监控和排查，当短路故障排除后模块自动恢复正常工作，具有重大 的实际意义。
对于本发明提供的模块，由于S3C2440是BGA封装，其实际布线需要6层以上板才 能实现，而和ARM连接的其他芯片一般都只需要两层板就能实现，所以在硬件布线的时候 为了节省成本分为核心板和底板两块。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基协议的具有短路保护自诊断功能的远程I/O模块，其特征在 于，包括核心板单元，用于提供整个系统平台的核心微处理器以及存储器电路和电源及系统复 位电路，保证实时操作系统和Ethernet/IP协议程序的正常运行；底板单元，是平台的外围电路，通过其上的核心板接口电路与核心板单元相连接，用于 与现场设备进行数据通信，采集I/O接口状态诊断数据，I/O接口电路短路时，切断电源并 保护接口，并显示I/O接口状态。
2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述的核心板单元包括微处理器，内部集成了微处理器和常用外围组件，用于支持实时多任务操作系统，具有 功能很强的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；FLASH，是程序存储器，与微处理器相连接，可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作，用 于存储系统编程期间的信息，并保证在系统掉电后所存储的信息不会丢失；三星K9F2G08U0B-PCB0是NAND型FLASH，数据存储容量为256MB，预留存测试数据，写 快读慢，还有2M的NOR型FLASH，构成双FLASH启动；SDRAM，是同步动态随机存储器，与微处理器相连接，需要不断的刷新存储阵列来保证 数据不丢失，用于在系统中做程序的运行空间、数据及堆栈区； MT48LC16M16A2P 是 64MB 的 SDRAM 芯片；电源电路，与微处理器相连接，用于为整个平台提供稳定的电源，保证平台可以正常工作；系统复位电路，与微处理器相连接，用于确保微机系统中电路稳定可靠工作。
3.如权利要求2所述的模块，其特征在于，所述电源电路，采用5V供电，包括有电源 开关和指示灯，经可带载1. 5A的低压差线性稳压源AS1117AR-3. 3IC芯片稳压，提供模块 所需要的3. 3V电源；核心板上微处理器内核1. 25V电压采用低噪声、低压差线性稳压源 MAX8860EUA稳压芯片。
4.如权利要求2所述的模块，其特征在于，所述系统复位电路，包括有MAX811，是一款 连接比较简单的手动复位芯片，nMR引脚接开关，nRESET引脚接微处理器的复位引脚。
5.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述的底板单元包括JTAG电路，采用2. Omm间距的10引脚调试接口电路，减少了底板的占用面积，方便用户 二次开发，S3C2440芯片内部有JTAG核，因此，可以通过外部JTAG调试电缆或仿真器与开 发板系统连接调试；串口电路，用于数据间基于串行数据总线标准的数据传输；以太网接口电路，起到网卡的作用，用于使整个硬件平台系统运行于以太网络中，从而 可以和网络中的其他节点完整数据通信传输，通过以太网进行通信的速度较快，可以实现 NFS文件共享和TFTP网络文件传输；核心板接口电路，用于核心板和底板的连接，该电路连通后，核心板和底板将构成一个 整体；输入接口电路，用于为外联的设备的输入接口进行供电，向微处理器提供现场设备发 送的数据，并在发生短路时，切断电源，在短路故障完全排除后恢复正常运行状态；输出接口电路，用于接收核心板上的微处理器下发的数据，并根据这些数据为外联设备的输出口供电，在发生短路时，切断电源，在短路故障完全排除后恢复正常运行状态；输入状态诊断电路，用于诊断输入接口电路是否发生短路，在输入接口电路发生短路 时，输出诊断短路信号给微处理器；输出状态诊断电路，用于诊断输出接口电路是否发生短路，在输出接口电路发生短路 时，输出短路诊断信号给微处理器。
6.如权利要求5所述的模块，其特征在于，所述的JTAG电路为4线JTAG接口TMS、 TCK、TDI、TD0，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。
7.如权利要求5所述的模块，其特征在于，所述串口电路，即通用的异步收发器(UART) 的接口电路，用于数据间基于串行数据总线标准的数据传输；它将TTL到RS232的电平转换 实现RS232接口，使用电子工业协会(EIA)推荐的RS-232-C串行数据总线传输标准，其采 用的接头是9芯的D型插头，采用负逻辑方式，通信时使用MAX232电平转换电路。
8.如权利要求5所述的模块，其特征在于，所述以太网接口电路，包括有DM9000以太网 处理芯片，以太网模块有下面三个主要构件组成硬件电缆、接头以及与数据包交换计算机 网络传送数据的电路；一个以太网包，即在网络中被传送的数据单元，通过RJ45网络接口 传送到硬件电缆上，然后在以太网中由以太网访问秩序协议(CSMA/⑶)来控制数据包的传 送和流动。
9.如权利要求5所述的模块，其特征在于，所述输入接口电路包括有功率开关芯片 TS4141，该功率开关芯片TS4141 —端接输入接口，另一端连接底板上的电源电路，所述输 入接口可接传感器或机械开关模块，所述输入接口接光耦PC817，所述光耦PC817的输出端 接三态双向总线收发器74LSM5，所述三态双向总线收发器74LSM5的输出端接核心板上 的微处理器S3C2440 ；所述输出接口电路包括三态双向总线收发器74LS273，所述三态双向总线收发器 74LS273的输入端接核心板上的微处理器S3C2440，其输出端接三极管Ql的基极，所述三 极管Ql的发射极接地，集电极接光耦PC817，所述光耦PC817的输出端接功率开关芯片 TS4141，该功率开关芯片TS4141 —端接输出接口，另一端与核心板上的电源相连接，所述 输出接口可接多种执行器。
10.如权利要求5所述的模块，其特征在于，所述输入状态诊断电路中包括有电压比 较器LM311，所述电压比较器LM311的输出端接短路LED提示灯，所述电压比较器LM311的 正端电压恒定，负信号端接I/O接口电路的电源正端。
全文摘要
本发明公开了一种基于Ethernet/IP工业以太网协议的具有短路保护自诊断功能的远程I/O模块，包括核心板单元，用于提供整个系统平台的核心微处理器以及内存和闪存，保证实时操作系统和Ethernet/IP协议程序的正常运行；底板单元，用于与Ethernet/IP工业以太网之间进行数据通信，与I/O短路保护与自诊断单元之间进行现场数据的通信，并采集I/O接口状态诊断数据，并在I/O接口电路短路时，断开电源给予短路保护，并显示I/O接口状态；本发明的Ethernet/IP远程I/O模块具有短路保护与自诊断功能，可在接口电源发生短路时切断电源并提供自诊断信息，当短路故障排除后自动恢复工作。
文档编号H04L29/06GK102035679SQ20101059334
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者倪建云, 董恩增, 贾超, 邵夏, 陈在平 申请人:天津理工大学