一种多协议接口转以太网接口装置技术领域的制作方法

本实用新型涉及一种多协议接口转以太网接口装置，属联网设备技术领域。

背景技术：

随着计算机网络技术的进步和发展，网络化测控仪器得到广泛使用，通用仪器通过以太网组网可以构成网络化测控仪器。由于现在的通用仪器一般都装置有RS232、CAN总线、IIC接口和SPI接口，包含多种接口控制传感器及其它器件，使得这类通用仪器接入以太网变得十分困难。目前广泛采用的解决方案是先将通用仪器上的CAN总线、IIC接口和SPI接口转换为RS232接口，再通过专用RS232接口转接接入以太网。不仅制作和操作麻烦，通信的实时性和设备的兼容性存在严重不足，而且因转接过程多增加故障率，导致难以实现通用仪器与以太网的顺畅连接，非常不利于通用仪器组成网络化测控仪器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种可将RS232、CAN总线、IIC接口和SPI接口中的一种或多种接口的数据转换为以太网协议，实现与以太网的顺畅、自由对接，适配转接接口类型多，通信实时性强、设备兼容性好，方便通用仪器组成网络化测控仪器，转接稳定可靠，故障率低的多协议接口转以太网接口装置。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种多协议接口转以太网接口装置，它由微控制器、以太网接口电路、两路RS232接口电路、两路CAN总线接口电路、以太网连接器和接口连接器构成，其特征在于：微控制器的网络端装接有以太网接口电路，以太网接口电路与以太网连接器相连接；微控制器的信号端包括UART1、UART2、CAN1、CAN2、IIC1、IIC2、SPI，其中，UART1和UART2分别、各自通过RS232接口电路与接口连接器相连接，实现UART1、UART2两通道的RS232信号与TTL信号之间的相互转换；CAN1和CAN2分别、各自通过CAN总线接口电路与接口连接器相连接，实现CAN1、CAN2两通道的CAN信号的接收与发送；IIC1、IIC2、SPI分别、各自通过导线与接口连接器相连接；微控制器通过内部CAN1控制器和CAN2控制器完成数据的收发；微控制器通过内部的IIC1外设、IIC2外设和SPI外设完成IIC总线和SPI总线的数据收发；TTL信号通过电缆直接接入微控制器。

所述的微控制器的型号为STM32F407VET6，其包括FreeRTOS嵌入式软件模块，执行网络通信任务、UART通信任务、CAN通信任务和IIC_SPI通信任务的控制。

所述的以太网接口电路由一片W5500芯片及其外围电路组成，支持10/100Mb自动协商。

所述的RS232接口电路由一片MAX3223ESE芯片及其外围电路组成。

所述的CAN总线接口电路由两片SN65HVD230芯片、总线匹配电路和总线保护电路组成。

所述的以太网连接器的型号为HR911105A。

所述的接口连接器为2.54mm单排针接口连接器。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

该多协议接口转以太网接口装置，通过微控制器、TCP/IP以太网控制器，及FreeRTOS嵌入式软件模块，可将RS232、CAN总线、IIC接口和SPI接口中的一种或多种接口的数据转换为以太网协议；实现与以太网的顺畅、自由对接，适配转接接口类型多，通信实时性强、设备兼容性好，转接稳定可靠，故障率极低，方便通用仪器简单、快捷、可靠地组成网络化测控仪器。解决了现有多协议接口通用仪器需要转换多次才能入网，增加故障率，制作和操作麻烦，通信的实时性和设备的兼容性严重不足，非常不利于通用仪器组成网络化测控仪器的问题。

附图说明

图1为一种多协议接口转以太网接口装置的整体结构示意图；

图2为微控制器的FreeRTOS嵌入式软件模块的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对该多协议接口转以太网接口装置的实施方式作进一步详细说明（参见图1～2）：

一种多协议接口转以太网接口装置，它由微控制器、以太网接口电路、两路RS232接口电路、两路CAN总线接口电路、以太网连接器和接口连接器构成；

微控制器的网络端装接有以太网接口电路，以太网接口电路与以太网连接器相连接；微控制器的信号端包括UART1、UART2、CAN1、CAN2、IIC1、IIC2、SPI，其中，UART1和UART2分别、各自通过RS232接口电路与接口连接器相连接，实现UART1、UART2两通道的RS232信号与TTL信号之间的相互转换；CAN1和CAN2分别、各自通过CAN总线接口电路与接口连接器相连接，实现CAN1、CAN2两通道的CAN信号的接收与发送；IIC1、IIC2、SPI分别、各自通过导线与接口连接器相连接；微控制器通过内部CAN1控制器和CAN2控制器完成数据的收发；微控制器通过内部的IIC1外设、IIC2外设和SPI外设完成IIC总线和SPI总线的数据收发；TTL信号通过电缆直接接入微控制器。

所述的微控制器的型号为STM32F407VET6，其包括FreeRTOS嵌入式软件模块，执行网络通信任务、UART通信任务、CAN通信任务和IIC_SPI通信任务的控制。

所述的以太网接口电路由一片W5500芯片及其外围电路组成，支持10/100Mb自动协商。

所述的RS232接口电路由一片MAX3223ESE芯片及其外围电路组成。

所述的CAN总线接口电路由两片SN65HVD230芯片、总线匹配电路和总线保护电路组成。

所述的以太网连接器的型号为HR911105A。

所述的接口连接器为2.54mm单排针接口连接器（参见图1～2）。

该多协议接口转以太网接口装置可外接两路RS232设备、两路CAN设备、两路IIC设备和一路SPI设备，（如图1所示）。

该多协议接口转以太网接口装置的工作过程如下所示：

微控制器控制以太网接口电路，经过以太网连接器和网线接入以太网；两路RS232接口电路实现两通道的RS232信号与TTL信号之间的相互转换，微控制器读取以太网电路接收到的数据，当该数据需要通过RS232接口输出时，微控制器的UART将数据转发到RS232接口电路，同时，微控制器读取UART接收到的数据，将数据转发到以太网接口电路。

两路CAN总线接口电路实现两通道的CAN信号的接收与发送，微控制器读取以太网电路接收到的数据，当该数据需要通过CAN总线接口输出时，微控制器的CAN控制器将数据转发到CAN总线接口电路，同时，微控制器读取CAN控制器接收到的数据，将数据转发到以太网接口电路。

微控制器读取以太网电路接收到的数据，当该数据需要通过IIC总线接口输出时，微控制器通过内部IIC外设将数据转发到外部IIC设备，同时，微控制器的IIC外设接收的数据，将数据转发到以太网接口电路。

微控制器读取以太网电路接收到的数据，当该数据需要通过SPI总线接口输出时，微控制器通过内部SPI外设将数据转发到外部SPI设备，同时，微控制器的SPI外设接收的数据，将数据转发到以太网接口电路；所述的接口连接器为多协议接口转以太网接口装置的对外接口。

微控制器的型号为STM32F407VET6，其为32位ARM Cortex-M4内核的低功耗微控制器，带有FPU浮点运算单元和DSP指令，最高运行频率高达168M，包含1024kB的FLSAH和192KB的SRAM，包含众多外设如：ADC、DAC、SPI、IIC、UART、SAI和USB。微控制器包含有FreeRTOS嵌入式软件模块，在FreeRTOS嵌入式软件模块的控制下，实现多协议接口转以太网协议功能。FreeRTOS嵌入式软件模块的特点在于：微控制器可通过FreeRTOS嵌入式软件模块的实时操作系统实现：网络通信任务、UART通信任务、CAN通信任务和IIC_SPI通信任务的管理。网络通信任务的优先级别最低，UART通信任务、CAN通信任务和IIC_SPI通信任务的优先级均为最高优先级别。

微控制器的嵌入式软件FreeRTOS嵌入式软件模块具有如下管理功能（参见图2）：所述网络通信任务用于管理以太网接口电路，实现网络数据的发送和接收，解析接收的数据，并将接收的数据传送到UART通信任务或CAN通信任务或IIC_SPI通信任务。

所述UART通信任务用于管理两通道RS232接口电路，实现RS232数据的发送与接收；UART通信任务还读取RS232接口电路接收到的数据，经打包后，将数据转发给网络通信任务，同时，接收网络管理任务传输来的数据，将数据通过RS232接口电路转发。所述CAN通信任务用于管理两通道CAN总线接口电路，实现CAN总线数据的发送与接收；CAN通信任务读取CAN总线接口电路接收到的数据，经打包后，将数据转发给网络通信任务，同时，接收网络管理任务传输来的数据，将数据通过CAN总线接口电路转发。

所述IIC_SPI通信任务用于管理IIC总线和SPI总线。IIC_SPI通信任务读取IIC外设和SPI外设接收到的数据，经打包后，将数据转发给网络通信任务；同时，接收网络管理任务传输来的数据，将数据通过IIC外设和SPI外设转发。

该多协议接口转以太网接口装置，通过接口连接器与外部设备通信，接口连接器分别与两路RS232接口电路、两路CAN总线接口电路相连，接口连接器与微控制器直接相连，用于IIC和SPI通信。两路RS232接口电路采用一片MAX3223ESE芯片完成两路TTL转RS232。两路CAN总线接口电路由两片SN65HVD230芯片、总线匹配电路和总线保护电路构成；CAN总线接口电路使用10欧姆电阻器做过流保护，使用30pf的电容器滤除高频干扰和防电磁辐射，使用TVS二极管做雷击和浪涌保护，形成总线保护电路。该多协议接口转以太网接口装置，采用全硬件 TCP/IP以太网控制器实现网络通信功能，使用型号为HR911105A的以太网连接器接入网络，具备10/100Mb自动协商、全双工/半双工自动协商、LED 状态显示功能，支持TCP,UDP,ICMP,IPv4协议。微控制器包含的FreeRTOS嵌入式软件模块实现接收RS232、CAN总线、IIC接口和SPI接口数据，控制以太网控制器实现高效的数据转发。

以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，上述举例说明不对本实用新型的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本实用新型的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本实用新型技术方案的范围内，而不背离本实用新型的实质和范围。