船载北斗二代设备与船舶以太网间的协议转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种船用通信协议转换装置，用于船载北斗二代设备与船舶以太网间的通信协议转换。
【背景技术】
[0002]船载北斗二代设备由于其无源定位、定位精度高、实时性好等众多优点，在船舶领域得到越来越广泛的使用。在使用过程中船载北斗二代设备需要通过通信信道与船舶以太网进行数据交换，但由于船载北斗二代设备的通信规范采用《北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口》，本规范与船舶以太网的标准不统一，给船载北斗二代设备的使用造成诸多不便，同时也增加了施工难度和管理成本。
[0003]目前船舶以太网执行标准为IEC61162-450 (《海上航行与无线通信设备及系统数据接口》Part 450：多方通话器和受话器的以太网互联），标准中没有定义船载北斗二代设备如何接入船舶以太网，造成船载北斗二代设备接入船舶以太网困难。而在现行的国际海事组织頂O海上安全委员会决议MSC.379(93)中关于“船载BDS(北斗)接收设备性能标准”中又要求必须符合IEC 61162的接口的要求，同时现行的IEC 61162-1和IEC 61162-2(海上导航和无线电通信设备及系统数字接口第I部分:单通话器和多受话器)定义基于串口数据格式，相应的IEC 61162-450的标准中也未规定船载北斗二代设备接入船舶以太网的方法，所以采用通常的串行口通信与以太网通信转换的解决方案无法满足IEC 61162-450标准的要求。
[0004]基于上述原因，需要提供一种协议转换装置解决上述问题，为船载北斗二代设备在船舶领域的广泛应用奠定基础。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种用于船载北斗二代设备数据采集、传输及连接船舶以太网的通信协议转换装置，使得目前船载北斗二代设备能够接入符合IEC 61162-450标准的船舶以太网。
[0006]为实现上目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007]—种适用于船载北斗二代设备与船舶以太网间的协议转换装置，包括实现协议转换的MCU，存放协议转换装置应用程序和配置信息的存储器，电源模块，复位电路，网络接口和UARTO；
[0008]所述的实现协议转换装置的MCU采用STM32F103CBT6TR微控制器；
[0009]所述的复位电路是采用当出现故障时产生复位信号能重新启动的硬件看门狗；
[0010]所述的UARTO由进行RS422全双工通信的串口控制器和5针接口构成；
[0011 ] 所述的网络接口由以太网控制器和RJ45接口构成；
[0012]所述的电源采用提供DC5V输出的芯片LM22676和DC3.3V输出的芯片LT1086-3.3。
[0013]所述的网络接口以太网控制器采用ENC28J60芯片，通过SPI接口连接至MCU，连接到船舶以太网的RJ45接口采用HR911105A芯片。
[0014]所述的UARTO的串口控制器采用芯片Max488E，通过UART接口连接至M⑶。
[0015]本实用新型提供的这种用于船载北斗二代设备与船舶以太网通信协议转换装置，应用于连接符合《北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口》标准的船载北斗二代设备和符合IEC61162-450标准的船舶以太网，使得这两个不同标准系统之间可以进行数据交换。因此本实用新型能使目前船载北斗二代设备用于符合IEC61162-450标准的船舶以太网中，从而为船载北斗二代设备在船舶领域的推广应用奠定基础。
【附图说明】
[0016]图I是本实用新型框图；
[0017]图2是本实用新型硬件结构框图；
[0018]图3是本实用新型电源模块电路原理图；
[0019]图4是本实用新型M⑶电路原理图；
[0020]图5是本实用新型UARTO电路原理图；
[0021]图6是本实用新型网络接口电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]连接船载北斗二代设备与船舶以太网络的协议转换装置用于连接两个不同标准的通讯系统，使得两者可以进行数据交换。本协议转换装置具有两个通讯端口，一个用于与符合《北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口》标准的船载北斗二代设备通讯;另一个与符合IEC 61162-450标准的船舶以太网进行通讯。
[0023]如图I所示，连接船载北斗二代设备与船舶以太网的协议转换装置包括MCU、存储器、电源模块、复位模块、UARTO和网络接口。
[0024]MCU是连接船载北斗二代设备与船舶以太网络的协议转换装置的核心，用于执行程序代码、完成协议转换功能。
[0025]存储器用于存放协议转换装置程序及配置信息，包括IP地址、串行通信波特率等?目息O
[0026]电源模块为协议转换装置各个模块提供电源。
[0027]复位模块是采用当出现故障时产生复位信号能重新启动的硬件看门狗，利用一个定时器电路，定时器在一定时间范围内要清零，因此正常工作时，定时器总不能溢出，也就不能产生复位信号;如果出现故障，不在定时周期内复位看门狗，就使得看门狗定时器溢出产生复位信号并重启系统。
[0028]UARTO采用串行数据通讯方式，这里采用RS422接口进行全双工通信，RS422接口按照ΤΙΑ/ΕΙΑ-422-Α标准进行构建。
[0029]网络接口采用ΙΕΕΕ802.3标准，通过RJ45接口连接到船舶以太网。
[0030]如图2所示，UATRO模块由RS422接口与串口控制器构成，采用RS422接口与船载北斗二代设备进行连接;MCU包含存储器与看门狗，连接JTAG接口和蜂鸣器；网络接口模块由以太网控制器和RJ45接口模块构成，通过RJ45接口模块连接到船舶以太网。
[0031 ]如图3所示，电源模块输入端为：“+Vin”接DC24V输入电源正极，“_Vin”接DC24V输入电源负极；电源输出端为：“+5V”接DC5V输出电源正极，“+3 .3V”接DC3. 3V输出电源正极，“GND”为DC5V和DC3. 3V输出电源负极。电感LI、电容C4、C2为滤波电路;保险丝Fl对电源进行过流保护;R3为压敏电阻，用于过压保护；电感L2、电容C5、C7为滤波电路;芯片LM22676为降压模块，用于将DC24V转换为DC5V输出；二极管Dl SS56用于稳压输出；电感L3、电容Cl I、Cl 2为滤波电路；电容C8、C9为DC5V电源滤波电容;芯片LT1086-3.3用于将DC5V转换为DC3. 3V输出；电容C16、C17为DC3.3V电源滤波电容。
[0032]如图4所示，MCU采用芯片STM32F103CBT6TR，内置128Kbytes Flash存储器和两个看门狗定时器，采用3.3V供电，电路连接关系如下：
[0033]芯片STM32F103CBT6TR引脚7NRST^34 TMS^37 TCK^38 TDI、39 TDO^40 JNRST连接10针JTAG接口，用于调试芯片STM32F103CBT6TR及下载程序；
[0034]STM32F103CBT6TR引脚29 MCU_0 _BUZZER通过三极管Ql驱动蜂鸣器LSI，二极管D2IN5819起稳压作用；
[0035]跳线Wl连接STM32F103CBT6TR引脚44，当跳线Wl插入时芯片STM32F103CBT6TR引脚44B00T0接地系统从芯片内置的Flash启动，当跳线Wl拔掉时芯片STM32F103CBT6TR引脚44Β00Τ0置高电平时系统从厂家内置的系统存储器启动；
[0036]芯片STM32F103CBT6TR引脚12 MCU_USART_TX、引脚13 MCU_USART_RX分别连接UARTO模块接收端和发送端；
[0037]芯片STM32F103CBT6TR引脚21MCU_ETH_INT、引脚22 MCU_ETH_RST、引脚25 MCU_SPI1_CS、引脚26 MCU_SPI1_SCK、引脚27 MCU_SPI1_MIS0、引脚28 MCU_SPI1_M0SI连接网络接口模块。
[0038]如图5所示，UARTO模块采用芯片Max488E进行RS422通信，芯片Max488E采用DC5V供电，电路连接关系如下：
[0039]引脚2接收端和3发送端分别连接MCU模块的芯片STM32F103CBT6TR引脚13 MCU_1^八1^_1?和引脚12 MCU_USART_TX；
[0040]Max488E引脚5和6通过共模电感WCM-3216和负载电阻R23分别连接发送端信号的正端和负端，对应接口 P2的3脚和4脚；
[0041 ] Max488E引脚7和8通过共模电感WCM-3216和负载电阻R21分别连接接收端信号的负端和正端，对应接口 P2的I脚和3脚；
[0042]接口 P2的5脚接电源地“GND”。
[0043]如图6所示，网络接口模块采用芯片ENC28J60和RJ45接口模块HR911105A，电路连接关系如下：
[0044]芯片ENC28J60引脚4MCU_ETH_INT、引脚6 MCU_SPI1_MIS0引脚7 MCU_SPI1_M0SI、引脚8 MCU_SPI1_SCK、引脚9 MCU_SPI 1_CS、引脚10 MCU_ETH_RST连接MCU模块芯片STM32F103CBT6TR 对应引脚；
[0045]芯片ENC28J60引脚IETH_TX_P、引脚2 ETH_TX_N、引脚3 ETH_RX_N、引脚I ETH_RX_P*别连接RJ45接口模块HR911105A引脚I TD+、引脚2 TD-、引脚3RX +、引脚5RX-，用于发送和接收信号；
[0046]芯片ENC28J60引脚27LEDG和28LEDY分别连接RJ45接口模块HR911105A引脚10LEDG-、引脚11 LEDY-，通过RJ45接口模块HR911105A自带LED灯显示网络连接状态。
【主权项】
1.一种适用于船载北斗二代设备与船舶以太网间的协议转换装置，包括实现协议转换的MCU，存放应用程序和配置信息的存储器，电源模块，复位电路，网络接口和UARTO，其特征在于： 所述的MCU采用STM3 2FIO 3CBT6TR微控制器； 所述的复位电路是采用当出现故障时产生复位信号能重启的硬件看门狗； 所述的UARTO由进行RS422全双工通信的串口控制器和5针接口构成； 所述的网络接口由以太网控制器和RJ45接口构成； 所述的电源采用提供DC5V输出的芯片LM22676和DC3. 3V输出的芯片LT1086-3.3。2.根据权利要求I所述的协议转换装置，其特征在于所述的网络接口以太网控制器采用ENC28J60芯片，通过SPI接口连接至MCU，连接到船舶以太网的RJ45接口采用HR911105A芯片。3.根据权利要求I所述的协议转换装置，其特征在于所述的UARTO的串口控制器采用芯片Max488E，通过UART接口连接至MCU。
【专利摘要】本实用新型涉及一种船用通信协议转换装置，用于船载北斗二代设备与船舶以太网之间数据相互交换。船载北斗二代设备符合《北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口》标准的规定，船舶以太网符合IEC？61162-450标准。本协议转换装置中的UART0用于接收和发送船载北斗二代设备数据进行通讯；MCU？是用于执行程序代码、完成协议转换功能；存储器用于存放协议转换装置程序及配置信息；看门狗是用于当出现故障时产生复位信号并重启；网络接口连接船舶以太网。本协议转换装置实现了船载北斗二代设备接入符合IEC61162-450标准的船舶以太网。为船载北斗二代设备在船舶领域的推广应用奠定了基础。
【IPC分类】H04L29/06
【公开号】CN205160566
【申请号】CN201521000603
【发明人】聂建涛, 苏华平, 韩胜宇, 王宏雷
【申请人】大连陆海科技股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月7日