专利名称：工业onu设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业ONU设备，属于工业通信领域。
背景技术：
随着技术的发展和工业生产自动化程度的不断提高，智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间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越来越突出。因此，工业现场的设备和控制装置需要有一种双向互联的通信技术连接到一起。仪表设备智能化的提高和工业过程控制的不断发展.需要传输的数据量越来越大，数据类型越来越多。工业控制系统网络传输对高速、多样、带宽、实时及稳定性提出了更高的要求，而现有的工业网络无法满足这些要求。同时工业现场环境苛刻，噪声、电磁干扰严重，易于出现由静电干扰引起的设备的运行故障。放电噪声使得设备极易发生静电危害，甚至损坏设备。工厂生产过程的连续性需要较低的故障率，因此工业设备需要具备防静电的能力。新型的宽带接入网络一无源光以太网(Ethernet Passive Optical Network,EPON)，主要由光线路终端(OLT)和光节点(ONU)通过光纤连接。因此具有传输频带宽、传输容量大、抗电磁干扰能力强、中继器无源易于与以太网技术融合等特点。将EPON应用于工业通信中，使工业网络同时具有光纤通信、高传输带宽和实时性的优势，从而满足更高实时性的要求。然而，现有的ONU通信设备存在成本高的问题。
发明内容本实用新型针对现有的ONU通信设备存在成本高、实时性差、容易产生静电的问题，提出了一种低成本的、高实时性的、具有防静电功能的工业ONU设备。本实用新型所述的工业ONU设备，其特征在于:包括主控模块、辅控模块、电源模块、数据缓存模块、串并转换模块、光纤收发模块、辅助模块、第一调试模块、SPI总线模块、RS232串口模块、网口模块以及串口保护模块，所述的主控模块分别与所述的辅控模块、电源模块、数据缓存模块、串并转换模块、光纤收发模块、辅助模块以及第一调试模块信号连接；所述的串并转换模块分别与所述的数据缓存模块、光纤收发模块相连；所述的辅控模块分别与所述的RS232串口模块、网口模块和SPI总线模块信号连接；所述的电源模块除了与所述的主控模块相连外，还分别与所述的数据缓存模块、串并转换模块、辅控模块和网口模块相连。所述的主控模块采用FPGA芯片；所述的辅控模块采用ARM芯片。所述的辅助模块包括触发开关和指示ONU工作状态的LED灯。所述的第一调试模块采用JTAG调控模块。所述网口模块包括百兆的以太网控制芯片、具有隔离变压器和网络状态指示LED的网络连接接口、网口保护模块，且所述的以太网控制芯片、网络连接接口和网口保护模块两两相连。所述的以太网控 制芯片采用百兆的以太网控制芯片DM9000。[0011]所述的网络连接接口采用RJ-45接口 ；所述的网口保护模块采用SRV05-4。所述的电源模块由电源接口、电源保护模块和电平转换模块构成，且所述的电平转换模块分别与主控模块、数据缓存模块、串并转换模块、辅控模块和以太网控制芯片相连。所述的电源保护模块采用瞬态电压抑制器TVS管和自恢复保险丝PPTC构成。所述的串口保护模块采用LT-BV15C。本实用新型的工作原理是:首先，外接电源经过电源模块的电平转换模块后，将+5V电平转换成+3.3，+2.5V，+1.2V后提供主控模块、辅控模块、以太网控制芯片、数据缓存模块和串并转换模块等工作时所需的正常工作电压从而保证各个芯片可靠运行，而电源保护模块完成各个芯片的电压电流保护功能，防止发生静电感应时产生的瞬间电压过大将芯片损坏；然后从工业现场的设备和控制装置采集的数据通过以太网络传输到以太网控制芯片，以太网控制芯片再将从网络上接收的数据传输到辅控模块，经过辅控模块的数据再传输到主控模块，主控模块得到的数据一方面传输到数据缓存模块，经过数据缓存模块将主控模块要发送的数据缓存、等待发送传到串并转换模块，串并转换模块将要发送的数据转换成低压差分信号(LVDS)送给光纤收发模块，同时将光纤过来的LVDS信号转成成并行数据从而实现数据的正常收发，而串并转换模块接收数据后也可将数据的缓存后存送入主控模块，将数据回馈到辅控模块，完成数据的交换后将数据重新返回到以太网控制芯片中，并通过网络传输出去,数据缓存模块协助主控模块完成相应的协议的转换,实现数据帧与控制帧的解析、完成OLT控制帧的应答及上行数据缓存队列的上报，同时完成以太网数据的收发控制和串口的通信控制；辅助模块实现特定信号的开关控制以及ONU工作状态的指示；SPI总线模块对辅控模块的初始化和调试功能；RS232串口模块实现串口信号的收发，完成设备的低级配置和管理；串口保护模块为RS232串口的静电保护模块；网络连接接口实现网络连接和网络状态的指示。本实用新型的有益效果是:将ONU应用于工业通信中替代现有工业通信网络，具有更高的实时性、带宽和抗·干扰性；采用能够高速并行处理大量数据的FPGA主控芯片和低端ARM，同时许多功能在其内部用软件实现，从而大大减少了硬件成本；具有防静电保护功能，在复杂的工业现场能够很好地应用而不会损坏芯片电路从而保证网络通信的可靠性。
图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型参照附图:本实用新型所述的工业ONU设备，包括主控模块1、辅控模块2、电源模块3、数据缓存模块4、串并转换模块5、光纤收发模块6、辅助模块7、第一调试模块8、SPI总线模块9、RS232串口模块10、网口模块11以及串口保护模块12，所述的主控模块I分别与所述的辅控模块2、电源模块3、数据缓存模块4、串并转换模块5、光纤收发模块6、辅助模块7以及第一调试模块8信号连接；所述的串并转换模块5分别与所述的数据缓存模块4、光纤收发模块6相连；所述的辅控模块2分别与所述的RS232串口模块10、网口模块11和SPI总线模块9信号连接；所述的电源模块3除了与所述的主控模块I相连外，还分别与所述的数据缓存模块4、串并转换模块5、辅控模块2和网口模块11相连。 所述的主控模块I采用FPGA芯片；所述的辅控模块2采用ARM芯片。所述的辅助模块7包括触发开关和指示ONU工作状态的LED灯。所述的第一调试模块8采用JTAG调控模块。所述网口模块11包括百兆的以太网控制芯片111、具有隔离变压器和网络状态指示LED的网络连接接口 112、网口保护模块113，且所述的以太网控制芯片111、网络连接接口 112和网口保护模块113两两相连。所述的以太网控制芯片111采用百兆的以太网控制芯片DM9000。所述的网络连接接口 112采用RJ-45接口 ；所述的网口保护模块113采用SRV05-4。 所述的电源模块3由电源接口 31、电源保护模块32和电平转换模块33构成，且所述的电平转换模块33分别与主控模块1、数据缓存模块4、串并转换模块5、辅控模块2和以太网控制芯片111相连。所述的电源保护模块32采用瞬态电压抑制器TVS管和自恢复保险丝PPTC构成。所述的串口保护模块12采用LT-BV15C。本实用新型的工作原理是:首先，外接电源经过电源模块3的电平转换模块33后，将+5V电平转换成+3.3,+2.5V，+1.2V后提供主控模块1、辅控模块2、以太网控制芯片111、数据缓存模块4和串并转换模块5等工作时所需的正常工作电压从而保证各个芯片可靠运行，而电源保护模块32完成各个芯片的电压电流保护功能，防止发生静电感应时产生的瞬间电压过大将芯片损坏；然后从工业现场的设备和控制装置采集的数据通过以太网络传输到以太网控制芯片111，以太网控制芯片111再将从网络上接收的数据传输到辅控模块2，经过辅控模块2的数据再传输到主控模块1，主控模块I得到的数据一方面传输到数据缓存模块4，经过数据缓存模块4将主控模块I要发送的数据缓存、等待发送传到串并转换模块5，串并转换模块5将要发送的数据转换成低压差分信号(LVDS)送给光纤收发模块6，同时将光纤过来的LVDS信号转成成并行数据从而实现数据的正常收发，而串并转换模块5接收数据后也可将数据的缓存后存送入主控模块1，将数据回馈到辅控模块2，完成数据的交换后将数据重新返回到以太网控制芯片111中，并通过网络传输出去，数据缓存模块4协助主控模块I完成相应的协议的转换，实现数据帧与控制帧的解析、完成OLT控制帧的应答及上行数据缓存队列的上报，同时完成以太网数据的收发控制和串口的通信控制；辅助模块7实现特定信号的开关控制以及ONU工作状态的指示；SPI总线模9块对辅控模块2的初始化和调试功能；RS232串口模块10实现串口信号的收发，完成设备的低级配置和管理；串口保护模块为RS232串口的静电保护模块；网络连接接口 112实现网络连接和网络状态的指
/Jn ο本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求1.工业ONU设备，其特征在于:包括主控模块、辅控模块、电源模块、数据缓存模块、串并转换模块、光纤收发模块、辅助模块、第一调试模块、SPI总线模块、RS232串口模块、网口模块以及串口保护模块，所述的主控模块分别与所述的辅控模块、电源模块、数据缓存模块、串并转换模块、光纤收发模块、辅助模块以及第一调试模块信号连接；所述的串并转换模块分别与所述的数据缓存模块、光纤收发模块相连；所述的辅控模块分别与所述的RS232串口模块、网口模块和SPI总线模块信号连接；所述的电源模块除了与所述的主控模块相连外，还分别与所述的数据缓存模块、串并转换模块、辅控模块和网口模块相连。
2.如权利要求1所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的主控模块采用FPGA芯片；所述的辅控模块采用ARM芯片。
3.如权利要求2所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的辅助模块包括触发开关和指示ONU工作状态的LED灯。
4.如权利要求3所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的第一调试模块采用JTAG调控丰吴块。
5.如权利要求1所述的工业ONU设备，其特征在于:所述网口模块包括百兆的以太网控制芯片、具有隔离变压器和网络状态指示LED的网络连接接口、网口保护模块，且所述的以太网控制芯片、网络连接接口和网口保护模块两两相连。
6.如权利要求5所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的以太网控制芯片采用百兆的以太网控制芯片DM9000。
7.如权利要求5所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的网络连接接口采用RJ-45接口 ；所述的网口保护模块采用SRV05-4。
8.如权利要求1所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的电源模块由电源接口、电源保护模块和电平转换模块构 成，且所述的电平转换模块分别与主控模块、数据缓存模块、串并转换模块、辅控模块和以太网控制芯片相连。
9.如权利要求8所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的电源保护模块采用瞬态电压抑制器TVS管和自恢复保险丝PPTC构成。
10.如权利要求8所述的工业ONU设备，其特征在于:所述的串口保护模块采用LT-BVI5C。
专利摘要工业ONU设备，包括主控模块、辅控模块、电源模块、数据缓存模块、串并转换模块、光纤收发模块、辅助模块、第一调试模块、SPI总线模块、RS232串口模块、网口模块以及串口保护模块，所述的主控模块分别与辅控模块、电源模块、数据缓存模块、串并转换模块、光纤收发模块、辅助模块以及第一调试模块连接；所述的串并转换模块分别与数据缓存模块、光纤收发模块相连；所述的辅控模块分别与RS232串口模块、网口模块和SPI总线模块连接；所述的电源模块除了与主控模块相连外，还分别与数据缓存模块、串并转换模块、辅控模块和网口模块相连。本实用新型的有益效果是实时性高、带宽和抗干扰性强；减少了硬件成本；具有防静电保护功能。
文档编号H04B10/25GK203104451SQ20132006596
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者金燕, 刘彦敏, 解振方, 何海力, 蔚庆高, 何萍, 李玉, 王威 申请人:浙江工业大学