专利名称：一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子通信技术领域，特别是涉及一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器。
背景技术：
在工业自动化领域，串口网络(RS-232C/RS-485 (RS-422A))、控制器局域网(Controller Area Network, CAN)是目前比较常见的几种测控网络。这些网络因为各自的优点得到了广泛的应用，但这种网络存在通信的有效半径小以及孤立于Internet等缺点，远不能满足远程控制的需要。如今，随着互联网技术的发展，以TCP/IP和以太网为代表的开放式网络技术，正 逐渐地被应用在许多自动化系统上，用以连接并控制应用设备。因此，在同一个系统中，上述串行接口、CAN接口、以太网接口，这三种接口出现的几率会越来越多，为了保证设备之间顺畅的信息传递，保证整个系统各个部分设备的正常工作，相关的通信网络转换器被研制出来，但是现有的转换器基本上都是涉及两种通信网络协议的转换如串口联网服务器，串口通信与CAN总线通讯的数据交换装置，CAN总线与以太网通信，串口通信之间的相互转换。为了保证不同通讯接口设备之间顺畅的信息传递，如果用现有一对一协议转换装置负责通信协议的转换，这需要为每个终端配备协议转换器，随着终端的增多，转换器也相应的增多，组网的成本及网络复杂度也会相应的增加。
发明内容为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，使得常用的串口通信、CAN通信、以太网通信能够相互转换、本地配置管理、远程配置管理等功能于一体。为了实现上述目的，本实用新型的目的通过下述技术方案实现—种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，包括多协议通信接口模块、微控制器、EEPROM数据存储模块、人机交互模块和电源模块，多协议通信接口模块，EEPROM数据存储模块和人机交互模块分别与微控制器电连接，，所述电源模块为所述多协议通信接口模块、微控制器、EEPROM数据存储模块以及人机交互模块供电，多协议通信网络转换器内还设置有远程配置管理网页服务器。所述的多协议通信接口模块由串口通信接口，CAN通信接口、以太网通信接口构成。所述串口通信接口包括RS-232C通信接口、半双工RS-485通信接口和全双工RS-422A通信接口，所述的RS-232C通信接口是由微控制器内置的串行接口、通信隔离芯片ADUM1412.MAX232串口通信收发器和2个DB9插座依次连接组成；所述的半双工RS-485通信接口是由微控制器内置的串行接口、通信隔离芯片ADUM1412、MAX485半双工串口通信收发器和2个DB9插座依次连接组成；所述的全双工RS-422A通信接口是由微控制器内置的串行接口、通信隔离芯片ADUM1412、MAX3535E全双工串口通信收发器和2个DB9插座依次连接组成；所述CAN通信接口是由微控制器内置的CAN控制器、通信隔离芯片ADUM1412、SN65HVD230CAN收发器和2个DB9插座依次连接组成；所述以太网通信接口是由ENC28J60以太网控制芯片、11FB-05NL以太网变压器和2个RJ45插座依次连接组成；所述的微控制器采用32位ARM核STM32F103VC，其片上包含本系统所需的资源有5路串口通信接口、I路CAN通信接口、3路SPI总线接口、256KFLASH、64KRAM。所述的EEPROM数据存储模块采用I片SPI接口的2M容量的PCT25VF106B组成。 所述的人机交互模块，包括拨码开关、RS232C串行接口的LJD-ZU070触摸屏、电源状态指示灯(2路LED指示灯)和通信接口工作状态指示灯(5路LED指示灯)，拨码开关和触摸屏用于对转换器的本地配置管理，拨码开关用于选择转换器转换的通信协议类型，触摸屏用于配置各种通信控制器的通信参数(如串口和CAN的通信波特率等)和通信协议相关参数(如以太网的IP地址、网关、掩码和物理地址等)。利用基于RS232C串口的LJD-ZU070触摸屏，可在配置完本系统后，取下并用于对其他转换器的配置，为了方便本转换器的远程配置管理，本实用新型还内嵌远程配置管理网页服务器，使得用户可以通过浏览器对本转换器进行配置。所述的电源模块用于产生系统芯片工作所需的5V和3. 3V电源，5V电源由LM317L三端可调稳压器产生，它主要为上述通信接口中的各种收发器供电；3. 3V电源由可调节输出电压的SPX1117产生，它主要为除通信收发器之外的芯片供电。所述的采用基于状态机的通信协议处理流程进行通信数据的转发指的是，根据本地配置管理或远程配置管理的操作命令，配置通信协议处理流程中状态机的状态，通信协议处理流程根据所配置的状态(即需要转换的通信网络协议)，选择相应的通信协议转换方法，从而实现对多通信协议的转换，所述转换器默认的通信网络转换协议是以太网和RS-485通信网络之间的相互转换。本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果一、实现多种通信网络协议转换。把常用的三种通信总线集成到一个通信协议转换器上，实现串口通信、CAN通信、以太网通信之间多种通信网络协议转换，以及串口通信(RS-232C，RS-485和RS-422A)之间的通信转换，能够满足在工程应用中对同一系统需要多种通信网络的数据通信传输，可以在一定程度上降低组网成本；二、转换器转换的通信协议可配置。可以根据实际通信网络协议转换的应用需要，通过本地配置管理和远程配置管理功能，配置转换器具体功能，以满足不同用户的需求；三、利用高性能的32位ARM核微控制器STM32F103VC设计通信网络转换器，提高通信协议转换效率；四、每路通信接口都有两个通信线路连接插座，方便对系统利用菊花链连接进行组网以及方便对通信网络进行调试；五、利用资源丰富的STM32F103VC微控制器，该控制器内部集成了看门狗模块、时钟模块、256KFLASH、64KRAM、5路串行接口，3路SPI总线接口、I路CAN接口等，有效简化了外围电路的设计，提高了系统的可靠性。
图I为本实用新型硬件结构连接框图。图2为本实用新型的工作流程图。图3为本实用新型的多协议转换原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。参照图1，这是本实用新型硬件结构连接框图。一种嵌入式可配置的多协议通信网 络转换器，包括微控制器I、电源模块2、EEPROM数据存储模块3、人机交互模块4、串行通信接口 5、以太网通信接口 6、CAN通信接口 7。微控制器I是多协议通信网络转换器的核心，执行通信网络转换协议的实现软件和管理配置功能，EEPROM数据存储模块3存储通信波特率、通信协议等相关的配置参数。上述硬件结构组件之间的连接关系=EEPROM数据存储模块3通过SPI接口与微控制器I相连，人机交互模块4中的触摸屏通过RS-232C接口与微控制器I相连，人机交互模块4中的7路LED指示灯与微控制器I的端口引脚直接连接；串行通信接口 5与微控制器I的串行接口连接；以太网通信接口 6通过SPI接口与微控制器I相连；CAN通信接口 7与微控制器I的CAN端口引脚连接。参照图2，这是本实用新型的工作流程图。如图所示，一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器的工作流程如下当转换器通电运行时“开始”，“系统初始化”完成系统软件和硬件的初始化工作，接着“触摸屏按键”判断是否有按键按下，如果有按键按下，则进行相应的按键配置处理，如果没有则进行“以太网服务类型”判断转换器接收的以太网数据请求类型，如果是“网页配置服务”，便交给“网页配置服务器数据处理”；如果不是，则判断是否有“通信协议转换”请求，如果有，则交给“多协议转换处理流程”，最后返回到“判断触摸屏按键”处。参照图3，这是本实用新型的多协议转换原理图。如图所示，它负责控制网络数据帧与以太网数据帧之间的相互转换，以及串口通信数据与CAN数据巾贞、串口通信数据帧之间的相互转换。例如，通信转换器接收到以太网数据包，首先，先按某种排队规则对数据包排队，数据按一定顺序放在缓冲区中，当到达一定限度时，内部的数据处理程序开始处理数据帧，然后以控制网络数据帧(串口数据帧或CAN数据帧)的形式发送出去；反之，当有控制网络数据帧(串口数据帧或CAN数据帧)到达时，通信转换器把串口数据帧转换为以太网数据，其处理过程是类似的，两个处理过程互为逆过程。另外，串口通信数据帧与CAN数据帧、串口RS-232C与RS-485 (RS-422A)之间的数据帧相互转换，它们的转换原理与上述的转换原理是类似的。利用该转换器可方便地实现对同一系统中不同通信接口设备的相互连接和信息传递，将原来由不同厂家所研制的、不同类型的设备充分利用起来，充分发挥现有设备的效能，从而避免淘汰现有的一些设备，这样，在基本不增加投资的情况下，提高现有设备的利用率和生产效率，进而提高企业的经济效益和社会效益。随着工业领域自动化的不断发展，上述三种通信接口在同一系统中出现的几率越来越大，需要类似的通信协议转换器越来越多，本实用新型有很大的应用空间。
权利要求1.一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，包括多协议通信接口模块、微控制器、EEPROM数据存储模块、人机交互模块和电源模块，其特征在于，多协议通信接口模块，EEPROM数据存储模块和人机交互模块分别与微 控制器电连接，所述电源模块为所述多协议通信接口模块、微控制器、EEPROM数据存储模块以及人机交互模块供电，多协议通信网络转换器内还设置有远程配置管理网页服务器。
2.根据权利要求I所述的一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，其特征在于，所述的多协议通信接口模块由串口通信接口，CAN通信接口、以太网通信接口构成。
3.根据权利要求I或2所述的一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，其特征在于，所述串口通信接口包括RS-232C通信接口、半双工RS-485通信接口和全双工RS-422A通信接口，所述的RS-232C通信接口是由微控制器内置的串行接口、通信隔离芯片ADUM1412.MAX232串口通信收发器和2个DB9插座依次连接组成；所述的半双工RS-485通信接口是由微控制器内置的串行接口、通信隔离芯片ADUM1412、MAX485半双工串口通信收发器和2个DB9插座依次连接组成；所述的全双工RS-422A通信接口是由微控制器内置的串行接口、通信隔离芯片ADUM1412、MAX3535E全双工串口通信收发器和2个DB9插座依次连接组成； 所述CAN通信接口是由微控制器内置的CAN控制器、通信隔离芯片ADUM1412、SN65HVD230CAN收发器和2个DB9插座依次连接组成； 所述以太网通信接口是由ENC28J60以太网控制芯片、11FB-05NL以太网变压器和2个RJ45插座依次连接组成。
4.根据权利要求I所述的一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，其特征在于，所述的微控制器采用32位ARM核STM32F103VC。
5.根据权利要求I所述的一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，其特征在于，所述的EEPROM数据存储模块采用I片SPI接口的2M容量的PCT25VF106B。
6.根据权利要求I所述的一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，其特征在于，所述的人机交互模块，包括拨码开关、RS232C串行接口的LJD-ZU070触摸屏、电源状态指示灯和通信接口工作状态指示灯。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式可配置的多协议通信网络转换器，包括多协议通信接口模块、微控制器、EEPROM数据存储模块、人机交互模块和电源模块，其特征在于，多协议通信接口模块，EEPROM数据存储模块和人机交互模块分别与微控制器电连接，所述电源模块为各个模块供电，所述转换器内还设置有远程配置管理网页服务器，利用该转换器可方便地实现对同一系统中不同通信接口设备的相互连接和信息传递，将原来由不同厂家所研制的、不同类型的设备充分利用起来，充分发挥现有设备的效能，从而避免淘汰现有的一些设备，这样，在基本不增加投资的情况下，提高现有设备的利用率和生产效率，进而提高企业的经济效益和社会效益。
文档编号H04L29/06GK202495966SQ20122008276
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者党宏社, 刘星亮, 刘静, 姚勇, 张新院, 张芳, 杨小青, 田丽娜 申请人:陕西科技大学