专利名称：嵌入式串/网口转换模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业自动化及工业监控技术领域，尤其是涉及一种嵌 入式串/网口转换模块。
背景技术：
目前在工业自动化领域的工业监控系统中，主要釆用低成本的8位单 片机进行控制，所釆用的单片机也大多通过异步串行通信接口 RS232、 RS485或CAN总线协议进行通信。但是，随着监控设备的不断增多，原有 串口 RS232的点对点的控制方式已经不能满足控制要求；同时，串口 RS485 的一主多从的控制方式也存在一些缺陷，如一旦主机故障，则将导致整个 系统的瘫痪，另外，其控制方式也具有一定的不稳定性。因而，根据曰益 提高的实际控制要求，切需釆用一种能够实现多主多从且控制相对稳定的 控制方式。
由于以太网能够实现多主多从的控制方式，因而只需将以太网与原有 的监控系统相结合，通过将原有现场工业总线形式的监控系统接入到互联 网中来实现原有监控系统多主多从的控制方式。但是，若要将原有监控系 统接入到互联网中，则必须对二者间的通信接口进行改造，这种改造不单 单是对二者连接接口的物理改造，还包括对二者间数据格式以及通信协议 的转换。现在巿场上虽然已经出现很多串/网口的转换器成品，但大都是 釆用基于外挂式的解决方案，其体积大、成本高、使用不方便，而且不利 于设备制造商和系统集成商结合其它电子设备进行二次开发。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提
供一种嵌入式串/网口转换模块，其结构简单、体积小、成本低且性能可 靠，可方便地嵌入到其它电子产品中，使串口设备能够立即联网，能够有 效解决串/网口之间的转换问题。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种嵌入式串/
网口转换模块，其特征在于包括具有散热功能的金属壳体以及封装在所 述壳体内部的电路板，所述电路板上设置有控制单元、与控制单元相接的 网络接口单元、与控制单元和网络接口单元相接的电源插针，以及分别与
控制单元、网络接口单元相接的串口插针、网口插针，所述电源插针、串 口插针和网口插针均焊接在所述电路板上。
所述串口插针为串口 RS232、 RS422或RS485插针接口 ，所述网口插 针为RJ45插针接口。
所述控制单元为C8051F9系列芯片，网络接口单元为芯片W5100。
所述控制单元为芯片C8051F931。
所述芯片C8051F931的四个输出引脚Pl. 0、 Pl.l、 P1.2和P1.3，分 别对应接芯片W5100的四个输入引脚SCLK、 MISO、 MOSI和/SS;所述芯片 C8051F931的引脚PO. 4/TX、 PO. 5/RX为串口插针的输出、输入端，二者分 别与串口插针相接；所述芯片C8051F931的引脚P1.6为串口 RS422或 RS485插针接口的输入输出控制端，该引脚与一个高低电平相接；所述芯 片W5100的四个引脚RXIP、 RXIN、 TXOP和TXON分别对应与RJ45插针接 口相接。
所述控制单元和网络接口单元通过焊接在所述电路板上的电源插针， 分别与外置的电源部分进行连接。 所述壳体为薄铁皮外壳。
所述壳体和所述电路板间设置有一层硅橡胶灌封层，三者灌封为一体。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、结构简单、体积小、 质量小、成本低、功耗低且性能可靠，可方便地嵌入到其它电子产品中.；
2、结构合理，采用芯片式模块封装技术，其中壳体为易于实现电磁兼容 的薄铁皮外壳，芯片通过薄金属化层或导热胶与外壳连接，其外壳起到散
热器的作用，因而散热性极好；3、铁皮封装内部用绝缘导热材料RTV-133 硅橡胶灌封为一体，灌封后内部电子器件的温度均《8(TC，因而具有良好 的防水、防磁功能；4、芯片各引脚釆用插针焊盘方式，不仅可以缩小体 积(外形体积为2.5x2. 5x0. 3cm3),而且釆用焊盘设计能够减小外插引脚 式设计所可能带来的短路、氧化等情况，因而能够增加产品的使用寿命； 5、使用操作简便、性能可靠且实用性强，使串口设备能够立即联网，在 将所接CPU上的串行数据发送到以太网上的目的IP上的同时，也能够将 以太网上接收到的数据转发到串行口上，使得操作网络就象操作串口 一样 方便；综上，本实用新型摒弃了以往串/网口转换器的内置电源单元、防 雷电路、隔离电路以及外插引脚的组合模式，其体积非常小、功能完善和 兼容性良好，且其强大的软件功能满足用户多方面需要，釆用简易的命令 行接口方式即可实现串/网口之间的转换，给用户操作设置带来方便、使 用更灵活，能够有效解决串/网口之间的转换问题。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型电路板部分的结构框图。 图2为本实用新型控制单元和网络接口单元部分的电路原理图。 附图标记说明
l一控制单元； 2—网络接口单元； 3—电源插针；
4一串口插针； 5—网口插针。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括具有散热功能的金属壳体以及封装在所 述壳体内部的电路板。其中，电路板上设置有控制单元1、与控制单元1
相接的网络接口单元2、与控制单元1和网络接口单元2相接的电源插针
3,以及分别与控制单元l、网络接口单元2相接的串口插针4、网口插针 5，所述电源插针3、串口插针4和网口插针5均焊接在所述电路板上。所 述壳体和所述电路板间设置有一个硅橡胶层，并且硅橡胶层与壳体和电路 板灌封为一体。其电源釆用外接式电源，所述控制单元1和网络接口单元 2通过焊接在所述电路板上的电源插针3,分别与外置的电源部分进行连 接。
如图2所示，控制单元1为芯片C8051F931,网络接口单元2为芯片 W5100,串口插针4为RS485插针接口 ，网口插针5为RJ45插针接口 ，芯 片W5100内部集成有10/100M以太网控制器。实际应用过程中，控制单元 1可以为C8051F9系列芯片，本系列其他芯片各引脚的接法、芯片的使用 方式等和芯片C8051F931大致相同。其中，芯片C8051F931的两个输入引 脚PO. 2/XTAL1、 PO. 3/XTAL2分别与晶振电路的两个输出端相接，该晶振 电路由电容C71和C72、晶振Y5以及电阻R62组成；而其引脚VBAT和 VDD/DC+均接3. 3V电源，引脚^C2CT经电阻R6后也接3. 3V电源，引脚 GND/DC-、 DCEN和GND均接地。
而芯片C8051F931的四个输出引脚Pl. 0、 Pl.l、 P1.2和P1.3分别对 应接芯片W5100的四个输入引脚SCLK、 MISO、 MOSI和/SS,实现控制单元 1与网络接口单元2之间的通信。其中，引脚Pl. 0与引脚SCLK相接为芯 片W5100输入SPI时钟信号，引脚Pl. 1和引脚MISO相接实现SPI的主输 入/从输出，引脚P1.2和引脚M0SI相接实现SPI的主输出/从输入，而引 脚Pl. 3与引脚/SS相接用于实现SPI从模式选择输入功能，并且该输入在 低电平时有效。
芯片C8051F931的引脚PO. 4/TX、 PO. 5/RX分别为串口插针4的输出、 输入端，即其分别与串口插针4相接。本具体实施方式
中，串口插针4为 串口 RS485插针接口 ，因而芯片C8051F931的引脚Pl. 6接一个高低电平， 引脚P1.6为串口 RS485插针接口的输入输出控制端。本实用新型同时可 以实现对串口 RS232或RS422的控制转换，也就是说，所述串口插针4还 可以为串口 RS232或RS422插针接口。其中，对串口 RS422进行控制转换 时，芯片C8051F931的各引脚接法与串口 RS485相同；而对串口 RS232进 行控制转换时，将芯片C8051F931的引脚P1.6悬空，其余各引脚的接法 与串口 RS485相同。
同样，芯片W5100的两个输入引脚XTLP和XTLN分别与晶振电路的两 个输出端相接，该晶振电路由电容C63和C64、晶振Y4以及电阻R49组成； 其引脚V180接极性电容C68，由极性电容C68为其提供+1.8V电源，同时 引脚VCC18D1、 VCC18D1、 VCC18D1和VCC18D1分别接+1. 8V电源；而其引 脚VCC3V3D1、VCC3V3D1和VCC3V3D1分别接+ 3. 3V电源，引脚GNDD1、GNDD2、 G腳3、 GNDD4、 GNDD5、 GNDD6、 GNDA1、 GNDD2和GNDD3均接地。芯片W5100 的四个引脚RXIP、 RXIN、 TXOP和TXON分别对应与RJ45插针接口相接， 实现网络接口单元2与网口插针5之间的通信；所述芯片W5100的引脚 RXLED和TXLED经两个发光二极管D14、D15后接RJ45插针接口 ，同时芯片 W5100的引脚LINKLED经电阻电阻R61后也对应接RJ45插针接口 。
综上，本实用新型的工作过程是CPU串行口上传入的串行通信数据， 经串口RS232、 RS422或RS485插针接口输送至到控制单元1，通过控制单元 l转换成网络通信数据，使之符合支持TCP、 UDP协议，转换后的网络通信数 据通过网络接口单元2实现与以太网的链接，之后由RJ45插针接口输出；相 反地，自以太网传入的网络通信数据沿相反方向进行传送与转换。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限 制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种嵌入式串/网口转换模块，其特征在于包括具有散热功能的金属壳体以及封装在所述壳体内部的电路板，所述电路板上设置有控制单元(1)、与控制单元(1)相接的网络接口单元(2)、与控制单元(1)和网络接口单元(2)相接的电源插针(3)，以及分别与控制单元(1)、网络接口单元(2)相接的串口插针(4)、网口插针(5)，所述电源插针(3)、串口插针(4)和网口插针(5)均焊接在所述电路板上。
2. 按照权利要求1所述的嵌入式串/网口转换模块，其特征在于所 述串口插针(4 )为串口 RS232、 RS422或RS485插针接口 ，所述网口插针(5)为RJ45插针接口。
3. 按照权利要求2所述的嵌入式串/网口转换模块，其特征在于所 述控制单元(1)为C8051F9系列芯片，网络接口单元(2)为芯片W5100。
4. 按照权利要求3所述的嵌入式串/网口转换模块，其特征在于所 述控制单元(1)为芯片C8051F931。
5. 按照权利要求4所述的嵌入式串/网口转换模块，其特征在于所 述芯片C8051F931的四个输出引脚Pl. 0、 Pl.l、 P1.2和P1.3，分别对应 接芯片W5100的四个输入引脚SCLK、MISO、MOSI和/SS;所述芯片C8051F931 的引脚PO. 4/TX、 PO. 5/RX为串口插针(4)的输出、输入端，二者分别与 串口插针(4)相接；所述芯片C8051F931的引脚Pl. 6为串口 RS422或RS485 插针接口的输入输出控制端，该引脚与一个高低电平相接；所述芯片W5100 的四个引脚RXIP、 RXIN、 TXOP和TXON分别对应与RJ45插针接口相接。
6. 按照权利要求1至5任一项权利要求所述的嵌入式串/网口转换模 块，其特征在于所述控制单元(1)和网络接口单元(2)通过焊接在所 述电路板上的电源插针(3),分别与外置的电源部分进行连接。
7. 按照权利要求1至5任一项权利要求所述的嵌入式串/网口转换模 块，其特征在于所述壳体为薄铁皮外壳。
8. 按照权利要求1至5任一项权利要求所述的嵌入式串/网口转换模 块，其特征在于所述壳体和所述电路板间设置有一层硅橡胶灌封层，三 者灌封为一体。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式串/网口转换模块，包括具有散热功能的金属壳体以及封装在所述壳体内部的电路板，所述电路板上设置有控制单元、与控制单元相接的网络接口单元、与控制单元和网络接口单元相接的电源插针，以及分别与控制单元、网络接口单元相接的串口插针、网口插针，所述电源插针、串口插针和网口插针均焊接在所述电路板上。本实用新型结构简单、体积小、成本低、功耗低且性能可靠，使用简便且使用方式灵活，可方便地嵌入到其它电子产品中，使串口设备能够立即联网，能够有效解决串/网口之间的转换问题，同时采用硅橡胶进行灌封，具有良好的防水、防磁功能。
文档编号H01R13/00GK201188623SQ20082002902
公开日2009年1月28日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者李文峰, 罗文静, 非 韩 申请人:西安终南信息技术有限公司