一种多模态通信控制器的制作方法

本实用新型涉及通信控制器技术领域，特别涉及一种多模态通信控制器。

背景技术：

在工业自动化应用领域中，网络通信已成为智能装置不可缺少的一部分，例如ZigBee无线通信，GSM短信模块，RS232全双工通信，RS485半双工通信和以太网通信。但是目前均为单一通信模式，还没有基于多模态通信的控制器，方便用户根据实际需要进行选择。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种多模态通信控制器，能将多种通信模式合为一体，根据用户需要控制多路模态同时通信或其中一路单独通信，给用户提供了多样化的选择。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种多模态通信控制器，其包括CPU、光耦隔离模块、无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块，CPU通过光耦隔离模块与智能装置连接，采集智能装置的工作参数，并通过无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块中的一路或多路与上位机通讯，将所述工作参数通过无线、有线和以太网传输至上位机，所述无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块均连接CPU。

所述的多模态通信控制器中，所述光耦隔离模块包括第一光耦隔离单元和第二光耦隔离单元，所述第一光耦隔离单元包括第一光耦、第二光耦、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一电阻的一端连接VDD端，所述第一电阻的另一端连接第一光耦的第2端；所述第一光耦的第3端连接CPU的RG2端，所述第一光耦的第5端连接第二光耦的第2端，所述第一光耦的第6端通过第二电阻连接第一光耦的第7端和第8端；所述第二光耦的第3端和第5端连接GND端，所述第二光耦的第6端连接智能装置的RXD端、还通过第三电阻连接第二光耦的第7端和第8端。

所述的多模态通信控制器中，所述第二光耦隔离单元包括第三光耦、第四光耦、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第四电阻的一端连接VDD端，所述第四电阻的另一端连接第三光耦的第2端；所述第三光耦的第3端连接智能装置的TXD端，所述第三光耦的第5端连接通过第六电阻第四光耦的第2端，所述第三光耦的第6端通过第五电阻连接第三光耦的第7端和第8端；所述第四光耦的第3端和第5端连接GND端，所述第四光耦的第6端连接CPU的RG3端、还通过第七电阻连接第四光耦的第7端和第8端。

所述的多模态通信控制器中，所述无线通信模块包括无线数传芯片和天线，所述无线数传芯片的ANT端连接天线的第1端，所述天线的第2端和第3端连接GND端；所述无线数传芯片的RX_EN端连接CPU的RE4端，所述无线数传芯片的TX_EN端连接CPU的RE3端，所述无线数传芯片的GPIO_0端连接CPU的RE5端，所述无线数传芯片的GPIO_1端连接CPU的RE6端，所述无线数传芯片的GPIO_2端连接CPU的RE7端，所述无线数传芯片的NIRQ端连接CPU的RE2端，所述无线数传芯片的NSEL端连接CPU的RG9端，所述无线数传芯片的SCK端连接CPU的RG6端，所述无线数传芯片的SDI端连接CPU的RG7端，所述无线数传芯片的SDO端连接CPU的RG8端。

所述的多模态通信控制器中，所述GSM模块包括GSM芯片、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电容和第二电容；所述第八电阻的一端连接CPU的RD0端，所述第八电阻的另一端连接第一三极管的基极；所述第一三极管的发射极连接GND端，所述第一三极管的集电极连接GSM芯片的PWRKEY_N端；所述第九电阻的一端连接CPU的RD11端，所述第九电阻的另一端连接第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接GND端，所述第二三极管的集电极连接GSM芯片的SYSRST_N端；所述第十电阻的一端连接CPU的RC14端，所述第十电阻的另一端连接GSM芯片的TXD端；所述第十一电阻的一端连接CPU的RC13端、还通过第一电容连接GND端，所述第十一电阻的另一端连接第三三极管的发射极；所述第三三极管的基极连接第十三电阻的一端，还通过第十二电阻连接GSM芯片的V_MSM端，所述第三三极管的集电极连接第十三电阻的另一端、GSM芯片的RXD端，还通过第二电容连接GND端。

所述的多模态通信控制器中，所述RS485模块包括第一通讯芯片、第十四电阻、第十五电阻和第一接口；所述第一通讯芯片的RO端连接CPU的RF4端，所述第一通讯芯片的RE端和RI端连接CPU的AN15端，所述第一通讯芯片的DI端连接CPU的RF5端，所述第一通讯芯片的VCC端通过第十四电阻连接第一通讯芯片的A端和第一接口的第3端，所述第一通讯芯片的B端连接第一接口的第2端，还通过第十五电阻连接GND端；所述第一接口的第1端连接GND端。

所述的多模态通信控制器中，所述RS232通信模块包括第二通讯芯片、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第十六电阻和第十七电阻；所述第二通讯芯片的C1+端连接第三电容的正极，第三电容的负极连接第二通讯芯片的C1-端；所述第二通讯芯片的C2+端连接第四电容的正极，第四电容的负极连接第二通讯芯片的C2-端；所述第二通讯芯片的V-端连接第五电容的负极，第五电容的正极连接GND端；所述第二通讯芯片的V+端连接第六电容的正极，第六电容的负极连接第二通讯芯片的VCC端和第七电容的正极，所述第七电容的正极连接GND端；所述第二通讯芯片的T2IN端通过第十六电阻连接CPU的U1RX端；所述第二通讯芯片的R2OUT端通过第十七电阻连接CPU的U1TX端。

所述的多模态通信控制器中，所述以太网通信模块包括串口模块、第十八电阻、第十九电阻、第一发光二极管、第二发光二极管、第一开关和第二开关；所述第一发光二极管的正极连接VCC端，第一发光二极管的负极通过第十八电阻连接串口模块的第15脚；所述第二发光二极管的正极连接VCC端，第二发光二极管的负极通过第十九电阻连接串口模块的第19脚；所述串口模块的第7脚连接CPU的RD9端，所述串口模块的第6脚连接CPU的RD8端，所述串口模块的第10脚通过第一开关接地，所述串口模块的第18脚通过第二开关接地。

所述的多模态通信控制器中，所述CPU的型号为PIC24FJ64GA006。

所述的多模态通信控制器中，所述GSM芯片的型号为MG2639。

相较于现有技术，本实用新型提供的多模态通信控制器包括CPU、光耦隔离模块、无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块，CPU通过光耦隔离模块与智能装置连接，采集智能装置的工作参数，并通过无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块中的一路或多路与上位机通讯，将所述工作参数通过无线、有线和以太网传输至上位机，所述无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块均连接CPU，能将多种通信模式合为一体，根据用户需要控制多路模态同时通信或其中一路单独通信，给用户提供了多样化的选择。

附图说明

图1 为本实用新型提供的多模态通信控制器的结构框图。

图2 为本实用新型提供的多模态通信控制器的CPU的管脚示意图。

图3为本实用新型提供的多模态通信控制器的光耦隔离模块中第一光耦隔离单元的电路图。

图4为本实用新型提供的多模态通信控制器的光耦隔离模块中第二光耦隔离单元的电路图。

图5为本实用新型提供的多模态通信控制器的无线通信模块的电路图。

图6为本实用新型提供的多模态通信控制器的GSM模块的电路图。

图7为本实用新型提供的多模态通信控制器的RS485通信模块的电路图。

图8为本实用新型提供的多模态通信控制器的RS232通信模块的电路图。

图9为本实用新型提供的多模态通信控制器的以太网通信模块的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供的多模态通信控制器能将多种通信模式合为一体，根据用户需要控制多路模态同时通信或其中一路单独通信，给用户提供了多样化的选择。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的多模态通信控制器包括CPU10、光耦隔离模块20、无线通信模块30、GSM模块40、RS485通信模块50、RS232通信模块60和以太网通信模块70，CPU10通过光耦隔离模块20与智能装置连接，所述无线通信模块30、GSM模块40、RS485通信模块50、RS232通信模块60和以太网通信模块70均连接CPU10。CPU10具体采用UART通信方式，通过光耦隔离模块20与智能装置连接，通过增加光耦隔离模块20使通信距离加长且防干扰，CPU10采集智能装置的工作参数后通过无线通信模块30、GSM模块40、RS485通信模块50、RS232通信模块60和以太网通信模块70中的一路或多路与上位机通讯，将所述工作参数通过无线、有线和以太网传输至上位机，CPU10可控制多路模态同时通信，或只需其中一路单独通信，选择灵活，更有效的利用分配资源。

本实用新型提供的多模态通信控制器中，融合了多种通信模式，具有无线通信功能，通过无线通信模块30可实现近距离无线通信，通过GSM模块40可实现远距离无线通信，发送短信至移动终端，也具有有线通信功能，通过RS232通信模块60实现全双工通信，点对点通信，实现25米距离以内的通信，通过RS485通信模块50实现半双工通信，点对多主从通信，实现了1200米以上的长距离通信，同时还具有以太网功能，能通过以太网通信模块70将数据传输至公共网络，实现在公共网络上的通信，多种功能融为一体，用户可根据实际需要进行控制选择，更加灵活。

具体地，请一并参阅图2、图3和图4，所述光耦隔离模块20包括第一光耦U1隔离单元和第二光耦U2隔离单元，通过第一光耦U1隔离单元和第二光耦U2隔离单元进行智能装置的内置CPU10和CPU10之间的发射和接收通信，增加了通信距离同时防止信号干扰，其中，所述第一光耦U1隔离单元包括第一光耦U1、第二光耦U2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第一电阻R1的一端连接VDD端，所述第一电阻R1的另一端连接第一光耦U1的第2端；所述第一光耦U1的第3端连接CPU10的RG2端，所述第一光耦U1的第5端连接第二光耦U2的第2端，所述第一光耦U1的第6端通过第二电阻R2连接第一光耦U1的第7端和第8端；所述第二光耦U2的第3端和第5端连接GND端，所述第二光耦U2的第6端连接智能装置的RXD端、还通过第三电阻R3连接第二光耦U2的第7端和第8端；所述第二光耦U2隔离单元包括第三光耦U3、第四光耦U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；所述第四电阻R4的一端连接VDD端，所述第四电阻R4的另一端连接第三光耦U3的第2端；所述第三光耦U3的第3端连接智能装置的TXD端，所述第三光耦U3的第5端连接通过第六电阻R6第四光耦U4的第2端，所述第三光耦U3的第6端通过第五电阻R5连接第三光耦U3的第7端和第8端；所述第四光耦U4的第3端和第5端连接GND端，所述第四光耦U4的第6端连接CPU10的RG3端、还通过第七电阻R7连接第四光耦U4的第7端和第8端。本实施例中，所述CPU10的型号为PIC24FJ64GA006，所述第一光耦U1、第二光耦U2、第三光耦U3和第四光耦U4的型号为6N137。

进一步地，请一并参阅图5，所述无线通信模块30包括无线数传芯片U5和天线X1，本实施例中所述无线数传芯片U5的型号为SI4432，具体为基于ZigBee技术的无线通信，ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用，同其它技术比较，ZigBee 具有消耗电能低、通信质量好、没有时间的延时、通信安全、网络中的节点多及建立网络的方式比较多等特点。

所述无线数传芯片U5的ANT端连接天线X1的第1端，所述天线X1的第2端和第3端连接GND端；所述无线数传芯片U5的RX_EN端连接CPU10的RE4端，所述无线数传芯片U5的TX_EN端连接CPU10的RE3端，所述无线数传芯片U5的GPIO_0端连接CPU10的RE5端，所述无线数传芯片U5的GPIO_1端连接CPU10的RE6端，所述无线数传芯片U5的GPIO_2端连接CPU10的RE7端，所述无线数传芯片U5的NIRQ端连接CPU10的RE2端，所述无线数传芯片U5的NSEL端连接CPU10的RG9端，所述无线数传芯片U5的SCK端连接CPU10的RG6端，所述无线数传芯片U5的SDI端连接CPU10的RG7端，所述无线数传芯片U5的SDO端连接CPU10的RG8端。

更进一步地，请一并参阅图6，本实用新型提供的多模态通信控制器中，所述GSM模块40包括GSM芯片U6、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第一电容C1和第二电容C2，本实施例中，所述GSM芯片U6的型号为MG2639，GSM芯片U6根据提供的数据传输速率又可以分为GPRS模块、EDGE模块和纯短信模块。短信模块只支持语音和短信服务。目前，国内的GSM网络普遍具有GPRS通讯功能，移动和联通的网络都支持GPRS。 GPRS模块，是具有GPRS数据传输功能的GSM芯片U6。GPRS模块集成GSM通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短消息、通话、数据传输等功能。GSM 网络中设置有短信息业务中心 SMC，用户的短信息业务是数据可以用 GSM 网的控制信道来传输，这样做能同时传输语音信息和数字信息，而不会受到干扰，GSM 网还可以实现远距离的数据传输，在远程监控中就是利用了 GSM 网络这一特性来进行数据传输的，这样大大扩展了监控的范围，也同时减少了成本。

所述第八电阻R8的一端连接CPU10的RD0端，所述第八电阻R8的另一端连接第一三极管Q1的基极；所述第一三极管Q1的发射极连接GND端，所述第一三极管Q1的集电极连接GSM芯片U6的PWRKEY_N端；所述第九电阻R9的一端连接CPU10的RD11端，所述第九电阻R9的另一端连接第二三极管Q2的基极；所述第二三极管Q2的发射极连接GND端，所述第二三极管Q2的集电极连接GSM芯片U6的SYSRST_N端；所述第十电阻R10的一端连接CPU10的RC14端，所述第十电阻R10的另一端连接GSM芯片U6的TXD端；所述第十一电阻R11的一端连接CPU10的RC13端、还通过第一电容C1连接GND端，所述第十一电阻R11的另一端连接第三三极管Q3的发射极；所述第三三极管Q3的基极连接第十三电阻R13的一端，还通过第十二电阻R12连接GSM芯片U6的V_MSM端，所述第三三极管Q3的集电极连接第十三电阻R13的另一端、GSM芯片U6的RXD端，还通过第二电容C2连接GND端。

具体地，请参阅图7，所述RS485模块包括第一通讯芯片U7、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第一接口J1，本实施例中，所述第一通讯芯片U7的型号为SN75176。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线

所述RS485模块包括第一通讯芯片U7、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第一接口J1；所述第一通讯芯片U7的RO端连接CPU10的RF4端，所述第一通讯芯片U7的RE端和RI端连接CPU10的AN15端，所述第一通讯芯片U7的DI端连接CPU10的RF5端，所述第一通讯芯片U7的VCC端通过第十四电阻R14连接第一通讯芯片U7的A端和第一接口J1的第3端，所述第一通讯芯片U7的B端连接第一接口J1的第2端，还通过第十五电阻R15连接GND端；所述第一接口J1的第1端连接GND端。

优选地，请参阅图8，所述RS232通信模块60包括第二通讯芯片U8、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第十六电阻R16和第十七电阻R17，本实施例中，所述第二通讯芯片U8的型号为MX232。RS-232-C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准，RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线，由于驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，一般用于20m以内的短距离通信。

所述第二通讯芯片U8的C1+端连接第三电容C3的正极，第三电容C3的负极连接第二通讯芯片U8的C1-端；所述第二通讯芯片U8的C2+端连接第四电容C4的正极，第四电容C4的负极连接第二通讯芯片U8的C2-端；所述第二通讯芯片U8的V-端连接第五电容C5的负极，第五电容C5的正极连接GND端；所述第二通讯芯片U8的V+端连接第六电容C6的正极，第六电容C6的负极连接第二通讯芯片U8的VCC端和第七电容C7的正极，所述第七电容C7的正极连接GND端；所述第二通讯芯片U8的T2IN端通过第十六电阻R16连接CPU10的U1RX端；所述第二通讯芯片U8的R2OUT端通过第十七电阻R17连接CPU10的U1TX端。

进一步地，请参阅图9，所述以太网通信模块70包括串口模块J2、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第一开关S1和第二开关S2，本实施例中，所述串口模块J2的型号为NPM301，工业以太网基于TCP/IP协议，是一种标准的开放式网络协议，解决以网工业控制系统各厂商协议不同不能通信的弱点。工业以太网支持大多数编程语言，更容易对系统进行二次开发，数据传输率可达10Mbit/s、100Mbit/s、10Gbit/s，同时工业以太网与Internet/Intranet通信协议相同，能够实现与信息网络联网，共享数据；与远程web技术结合在一起，可以实现生产过程的远程监控、远程设备管理、远程软件维护和远程设备诊断，另外以太网还支持多种传输介质，包括同轴电缆、双绞线、光缆、无线等，且支持多种拓扑结构，可扩展性强，对于重要的通信线路可采用多种冗余连接方式提高网络的可靠性。

所述第一发光二极管D1的正极连接VCC端，第一发光二极管D1的负极通过第十八电阻R18连接串口模块J2的第15脚；所述第二发光二极管D2的正极连接VCC端，第二发光二极管D2的负极通过第十九电阻R19连接串口模块J2的第19脚；所述串口模块J2的第7脚连接CPU10的RD9端，所述串口模块J2的第6脚连接CPU10的RD8端，所述串口模块J2的第10脚通过第一开关S1接地，所述串口模块J2的第18脚通过第二开关S2接地。

综上所述，本实用新型提供的多模态通信控制器包括CPU、光耦隔离模块、无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块，CPU通过光耦隔离模块与智能装置连接，采集智能装置的工作参数，并通过无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块中的一路或多路与上位机通讯，将所述工作参数通过无线、有线和以太网传输至上位机，所述无线通信模块、GSM模块、RS485通信模块、RS232通信模块和以太网通信模块均连接CPU，能将多种通信模式合为一体，根据用户需要控制多路模态同时通信或其中一路单独通信，给用户提供了多样化的选择。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。