一种基于gshdsl的矿井数据传输装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型一种基于GSHDSL的矿井数据传输装置，涉及一种基于GSHDSL技术的，实现井下到井上的高速远距离可靠传输的数据传输装置，属于通信电子领域。特别涉及一种将CAN总线转成以太网数据并通过GSHDSL芯片调制经电缆进行数据传输，大大提高了井下与井上的数据传输速率的装置。
【背景技术】
[0002]CAN总线属于现场设备之间通信的常用接口方式，CAN总线则主要用于在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信。解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。CAN总线通信距离最远可达到10km，但是通信速率要在5kbps以下，在矿井上下5km距离时，传输速度仅为1kbps?20kbps。这些限制了井下到井上数据传输速率。目前油田采用的是曼彻斯特码编码方式，将采集的CAN数据用曼彻斯特编码通过电缆实现井下到井上的远距离传输，但是传输速度仅为100?200kbps，传输速度仍然太慢，并且数据可靠性低。
【发明内容】
[0003]为了改善上述情况，本实用新型一种基于GSHDSL的矿井数据传输装置提供了一种基于GSHDSL技术的，实现井下到井上的高速远距离可靠传输的数据传输装置，能够大大提高井下与井上的数据传输速率，以及数据传输的可靠性。
[0004]本实用新型一种基于GSHDSL的矿井数据传输装置是这样实现的:本实用新型一种基于GSHDSL的矿井数据传输装置由CPU模块、GSHDSL链路传输模块、SWITCH模块、FPGA协议转换模块和CAN电路模块组成，所述FPGA协议转换模块包括寄存器配置单元和以太网数据协议转换单元。所述以太网数据协议转换单元通过SPI接口与CAN电路模块相连，所述SWITCH模块包括寄存器配置单元、PORTO通讯端口、P0RT1通讯端口、P0RT2通讯端口和P0RT4通讯端口。所述CPU模块包括控制单元和通讯单元，所述CPU模块的控制单元通过串行接口与FPGA协议转换模块上的寄存器配置单元连接，所述CHJ模块的通讯单元通过MII接口和SWITCH模块上的PORTO通讯端口相连，所述SWITCH模块上的寄存器配置单元通过MD1接口和CPU模块的控制单元连接，所述FPGA协议转换模块通过MII接口与SWITCH模块上的PORTl通讯端口相连，所述GSHDSL链路传输模块通过MII接口和SWITCH模块上的P0RT2通讯端口相连，所述SWITCH模块上的P0RT3通讯端口与RJ45接口相连。
[0005]使用时，本装置在井下与井上需成对使用通过电缆相连，实现井上到井下的管理数据和井下到井上的业务数据透明传输。所述GSHDSL链路传输模块优选的为S0CRATE-4e芯片。通过采用的GSHDSL芯片最大传输速度能达到1Mpbs，在5km距离时，传输速度可以达到2Mbps以上。因此，将CAN总线转成以太网数据并通过GSHDSL芯片调制经电缆进行数据传输大大提高了井下与井上的数据传输速率，提高数据传输的可靠性。所述CPU模块优选的为0PL-06750芯片，所述SWICH模块优选的为AR8328芯片，所述CAN电路模块优选的为MPC2515和TJA1050芯片，所述CAN电路模块使用MPC2515作为CAN控制器，用TJA1050作为CAN收发器，所述FPGA协议转换模块优选的为Altera公司的EP4CE10E22C8芯片，具有低功耗、低成本，设计灵活方便，可无限次反复编程，并可现场模拟调试验证。所述CPU模块通过串行接口与FPGA协议转换模块连接，作用是获取和配置FPGA协议转换模块中的寄存器配置单元，进而指导以太网数据协议转换单元进行数据格式转换。所述FPGA协议转换模块上的寄存器配置单元可以为以太网数据协议转换单元数据转换提供以太网数据包参数配置功能。FPGA协议转换模块通过SPI接口与CAN电路模块相连，通过读写CAN电路模块进行收发数据，实现CAN数据与以太网数据的相互转换。通过配置FPGA协议转换模块中的寄存器配置单元可以改变通讯协议的每一个配置。如CAN节点的发送速率、ID号，以太网数据包的源/目的MAC、源/目的IP、源/目的端口号等。由于是FPAG作为协议转换芯片，所以本装置具有高速数据处理能力，并且由于使用FPAG内部的RAM作为数据的缓存，可以实现CAN数据与以太网数据的高速有效转换。RJ45接口为SWITCH模块提供网络管理接口，达到实现现场总线信号与以太网数据相互转化，并通过GSHDSL经由电缆实现井下到井上的高速远距离可靠传输的目的。
[0006]有益效果。
[0007]一、结构简单，方便实用。
[0008]二、成本低廉，易于推广。
[0009]三、能够大大提高井下与井上的数据传输速率，以及数据传输的可靠性。
【附图说明】
[0010]附图1为本实用新型一种基于GSHDSL的矿井数据传输装置的结构示意图
[0011]附图中
[0012]其中零件为:CI3U模块(I)，控制单元(2)，通讯单元(3)，MII接口(4)(11)( 15)，PORTO通讯端口(5)，MD10接口(6)，寄存器配置单元(7)(20)，RJ45接口(8)，P0RT3通讯端口
(9)，GSHDSL链路传输模块(10)，P0RT2通讯端口(12) ,SWITCH模块(13)，P0RT1通讯端口
(14)，FPGA协议转换模块(16)，以太网数据协议转换单元(17)，SPI接口( 18)，CAN电路模块
(19)，串行接口(21)。
[0013]【具体实施方式】:
[0014]本实用新型一种基于GSHDSL的矿井数据传输装置是这样实现的，由CPU模块(I)、GSHDSL链路传输模块(10)、SWITCH模块(13)、FPGA协议转换模块(16)和CAN电路模块(19)组成，所述FPGA协议转换模块(16)包括寄存器配置单元(20)和以太网数据协议转换单元(17)。所述以太网数据协议转换单元(17)通过SPI接口(18)与CAN电路模块(19)相连，所述SWITCH模块(13)包括寄存器配置单元(7)、P0RT0通讯端口(5)、P0RT1通讯端口( 14)通讯端口、P0RT2通讯端口( 12)和P0RT4通讯端口。所述CPU模块(I)包括控制单元(2)和通讯单元(3)，所述CPU模块(I)的控制单元(2)通过串行接口( 21)与FPGA协议转换模块(16)上的寄存器配置单元(20)连接，所述CPU模块(I)的通讯单元(3)通过MII接口(4)和SWITCH模块(13)上的PORTO通讯端口(5)相连，所述SWITCH模块(13)上的寄存器配置单元(7)通过MD1接口(6)和CPU模块(I)的控制单元(2 )连接，所述FPGA协议转换模块(16)通过MII接口( 15 )与SffI TCH模块(13 )上的PORT I通讯端口( 14 )相连，所述GSHDSL链路传输模块(10)通过MII接口(11)和SWITCH模块(13 )上的P0RT2通讯端口( 12 )相连，所述SWITCH模块(13 )上的P0RT3通讯端口(9)与RJ45接口(8)相连。使用时，本装置在井下与井上需成对使用通过电缆相连，实现井上到井下的管理数据和井下到井上的业务数据透明传输。所述GSHDSL链路传输模块(10)优选的为S0CRATE-4e芯片。通过采用的GSHDSL芯片最大传输速度能达到lOMpbs，在5km距离时，传输速度可以达到2Mbps以上。因此，将CAN总线转成以太网数据并通过GSHDSL芯片调制经电缆进行数据传输大大提高了井下与井上的数据传输速率，提高数据传输的可靠性。所述CPU模块(I)优选的为0PL-06750芯片，所述SWICH模块优选的为AR8328芯片，所述CAN电路模块(19)优选的为MPC2515和TJA1050芯片，所述CAN电路模块(19)使用MPC2515作为CAN控制器，用TJA1050作为CAN收发器，所述FPGA协议转换模块(16)优选的为Altera公司的EP4CE10E22C8芯片，具有低功耗、低成本，设计灵活方便，可无限次反复编程，并可现场模拟调试验证。所述CPU模块(I)通过串行接口( 21)与FPGA协议转换模块(16)连接，作用是获取和配置FPGA协议转换模块(16)中的寄存器配置单元(20)，进而指导以太网数据协议转换单元(17)进行数据格式转换。所述FPGA协议转换模块(16)上的寄存器配置单元(20)可以为以太网数据协议转换单元(17)数据转换提供以太网数据包参数配置功能。FPGA协议转换模块
(16)通过SPI接口( 18)与CAN电路模块(19)相连，通过读写CAN电路模块(19)进行收发数据，实现CAN数据与以太网数据的相互转换。通过配置FPGA协议转换模块(16)中的寄存器配置单元(20)，可以改变通讯协议的每一个配置。如CAN节点的发送速率、ID号，以太网数据包的源/目的MAC、源/目的IP、源/目的端口号等。由于是FPAG作为协议转换芯片，所以本装置具有高速数据处理能力，并且由于使用FPAG内部的RAM作为数据的缓存，可以实现CAN数据与以太网数据的高速有效转换。RJ45接口( 8)为SWITCH模块(13 )提供网络管理接口，达到实现现场总线信号与以太网数据相互转化，并通过GSHDSL经由电缆实现井下到井上的高速远距离可靠传输的目的。
【主权项】
1.一种基于GSHDSL的矿井数据传输装置，其特征是:FPGA协议转换模块包括寄存器配置单元和以太网数据协议转换单元，以太网数据协议转换单元通过SPI接口与CAN电路模块相连，SWITCH模块包括寄存器配置单元、PORTO通讯端口、P0RT1通讯端口、P0RT2通讯端口和P0RT4通讯端口，CPU模块包括控制单元和通讯单元，CPU模块的控制单元通过串行接口与FPGA协议转换模块上的寄存器配置单元连接，CPU模块的通讯单元通过MII接口和SWITCH模块上的PORTO通讯端口相连，SWITCH模块上的寄存器配置单元通过MD1接口和CPU模块的控制单元连接，FPGA协议转换模块通过MII接口与SWITCH模块上的PORTl通讯端口相连，GSHDSL链路传输模块通过MII接口和3胃1101模块上的？01^2通讯端口相连，SWITCH模块上的P0RT3通讯端口与RJ45接口相连。
【专利摘要】本实用新型一种基于GSHDSL的矿井数据传输装公开了一种基于GSHDSL技术的，实现井下到井上的高速远距离可靠传输的数据传输装置，其特征在于所述FPGA协议转换模块包括寄存器配置单元和以太网数据协议转换单元。所述以太网数据协议转换单元通过SPI接口与CAN电路模块相连，所述CPU模块包括控制单元和通讯单元，所述CPU模块的控制单元通过串行接口与FPGA协议转换模块上的寄存器配置单元连接，所述CPU模块的通讯单元通过MII接口和SWITCH模块上的PORT0通讯端口相连, 所述SWITCH模块上的寄存器配置单元通过MDIO接口和CPU模块的控制单元连接。
【IPC分类】H04L29/08, H04B3/54, H04L29/06
【公开号】CN205356405
【申请号】CN201620003023
【发明人】徐钊, 郑纪玲
【申请人】徐州博联科技有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月5日