Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊的製作方法

2023-10-09 02:37:29

Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊的製作方法
【專利摘要】本發明公開Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊，其特徵是：Flash客戶端(1)通過TCP/IP網絡(2)與Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊(3)相連，所述模塊(3)通過74HC595/74HC165串行總線級聯74HC595和74HC165串行IC，控制8-256路的數字IO輸入輸出；通過UART串行接口擴展單片機進行二次開發；通過UART串行接口和RS232-485轉換電路，在485總線上擴展工業PLC、變頻器或其他具備485通訊接口的設備。本發明為FLASH動畫軟體和外圍硬體設備架設了一個通訊橋梁，實現Flash動畫技術與硬體電路之間的人機界面交互。
【專利說明】Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種網絡伺服器模塊設備領域，具體地講是利用32位ARMCorteX-M3單片機為核心，基於TCP/IP網絡通訊協議設計的專用Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊。主要應用於開發FLASH互動控制類動漫、遊戲、智能玩具、物聯網智能家居以及工業自動控制人機界面應用軟體等領域。

【背景技術】
[0002]Adobe FLASH是美國Adobe公司推出的一款強大而高效的矢量動畫製作軟體，由於其簡單、易用及其強大的Act1nScript腳本編程而深受許多動漫和遊戲開發者青睞。它不但提供了許多矢量製作工具，還能夠導入外部的聲音、圖像等多媒體素材，製作精美的動畫，更重要的是Flash動畫的跨平臺特點，使得基於Windows系統上開發的Flash,不需要任何修改就在其它Linux、Android、1s等系統的PC、平板電腦或者智慧型手機上使用。然而美中不足是FLASH提供的Act1nScript腳本編程缺乏對除鍵盤以外的其它硬體控制的底層函數，難於控制外部設備和現場數據保存。而這些正是設計互動控制類動漫遊戲和人機界面應用軟體所需要的，因此制約了 Adobe FLASH的應用範圍。那麼尋求跨越Flash與硬體控制之間的通訊橋梁成為必然。


【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提供一種基於TCP/IP網絡協議，具備強大的軟硬體擴展能力，可應用於不同作業系統平臺的客戶端(如:PC、平板電腦、智慧型手機)上，以FLASH為應用界面的互動控制類動漫、遊戲、物聯網、智能家居以及工業自動控制人機界面應用軟體等領域的Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊。
[0004]為了克服以上技術存在的不足，本發明採的技術方案為=Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊，其特徵在於=Flash客戶端通過TCP/IP網絡與Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊相連接，所述Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊，
[0005]通過74HC595/74HC165 串行總線級聯 74HC595 和 74HC165 串行 1C，控制 8-256 路的數字1輸入輸出；
[0006]通過UART串行接口擴展單片機進行二次開發；
[0007]通過UART串行接口和RS232-485轉換電路，在485總線上擴展工業PLC、變頻器或其他具備485通訊接口的設備。
[0008]較佳地，所述Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊由硬體和軟體兩部分相互結合的方式組成，其特徵在於:
[0009]所述硬體由下列五個部分連接組成:
[0010]①TCP/IP通訊電路，用於實現TCP/IP網絡連接Flash客戶端的橋梁；
[0011]②32位ARM cortex_M3單片機,是Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊的核心；
[0012]③32K FRAM(鐵電存儲器)，用於實現設置參數和PLC梯形圖程序保存；
[0013]④Authenticat1n (身份驗證密鑰)，用於對程序加密保護；
[0014]⑤GP1接口電路，用於對外提供接口。
[0015]較佳地,所述軟體由燒結於32位ARM cortex_M3單片機存儲器中下列六個部分組成:
[0016]①Web Server，用於通過IE瀏覽器進行參數設置；
[0017]②UART Server，用於TCP/IP與RS232透明傳輸，可實現單片機、工業PLC、變頻器等擴展和二次開發；
[0018]③Security Sandbox,用於針對Flash網絡安全運行機制,確保Flash網絡連接通訊；
[0019]④Modbus Server,提供Modbus ASCII文本通訊協議，通過Modbus協議讀寫伺服器內部數據和擴展74HC595/74HC165晶片映射的輸出、輸入埠數據；
[0020]⑤PLC Server,使Flash-Server具備PLC編程功能,解釋並執行存儲在32KFRAM中的PLC梯形圖程序；
[0021]⑥74HC595/74HC16510 Driver，用於 74HC595/74HC165 串行 1 驅動。
[0022]較佳地，所述TCP/IP通訊電路內包含TCP/IP硬體協議棧，協議支持TCP、UDP、ARP、PPPOE, IPv4、乙太網MAC ;乙太網PHY接口 ；32K內存。
[0023]本發明的有效效果:構建了 Adobe FLASH矢量動畫軟體與外圍硬體設備之間多方式通訊及跨平臺應用框架，為FLASH動畫軟體和外圍硬體設備架設了一個通訊橋梁，實現Flash動畫技術與硬體電路之間的人機界面交互。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的應用原理框架圖；
[0025]圖2為本發明內核結構原理圖；
[0026]圖3為本發明外部電路結構圖；
[0027]圖4為本發明中TCP/IP網絡通訊電路圖；
[0028]圖5為本發明中32位ARM單片機核心電路圖；
[0029]圖6為本發明中32K FRAM存儲電路圖；
[0030]圖7為本發明中身份驗證密鑰電路圖；
[0031]圖8為本發明中DIP接口電路圖。
[0032]圖示:1.Flash客戶端，2.TCP/IP網絡，3.Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊，
4.TCP/IP 通訊電路，5.32K FRAM (鐵電存儲器)，6.GP1 接口 電路，7.Authenticat1n (身份驗證密鑰)，8.32 位 ARM cortex_M3 單片機，9.Web Server (Web 伺服器)，10.UART Server (串口伺服器)，11.Security Sandbox (安全沙箱)，12.Modbus Server (Modbus 協議伺服器)，
13.PLC Server (PLC可程控制器伺服器)，14.74HC595/74HC16510 Driver (74HC595/74HC165串行10驅動)。

【具體實施方式】
[0033]為了詳細說明本發明Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊的技術內容、構造特徵、以下結合實施方式並配合附圖作進一步說明。
[0034]如圖1所示:Flash客戶端(包括:PC、平板電腦、手機)通過TCP/IP網絡2與Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊3相連接，所述Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊3可以實現:1.通過74HC595/74HC165串行總線級聯74HC595和74HC165串行1C，控制8-256路的數字1輸入輸出；2.通過UART串行接口擴展單片機進行二次開發；3.通過UART串行接口和RS232-485轉換電路，在485總線上擴展工業PLC、變頻器或者其它具備485通訊接口的設備。構建了 Adobe FLASH矢量動畫軟體與外圍硬體設備之間多方式通訊及跨平臺應用框架。
[0035]如圖2所示，本發明使用硬體和軟體兩部分相互結合的方式組成，所述硬體由TCP/IP通訊電路4、32位ARM cortex_M3單片機8、32K FRAM(鐵電存儲器)5、Authenticat1n (身份驗證密鑰)7、GP1接口電路6五大部分連接組成。
[0036]所述TCP/IP通訊電路4內包含:TCP/IP硬體協議棧，協議支持:TCP、UDP、ARP、PPPOE, IPv4、乙太網MAC ;乙太網PHY接口 ；32K內存。
[0037]TCP/IP通訊電路4是實現TCP/IP網絡連接的基礎，2位ARM cortex_M3單片機
8是伺服器的核心，32K FRAM(鐵電存儲器)5可以實現設置參數和PLC梯形圖程序保存，Authenticat1n (身份驗證密鑰)7對程序加密保護，GP1接口電路6對外提供接口。
[0038]所述軟體部分由燒結於32位ARM cortex_M3單片機存儲器中:Web Server (Web伺服器)9、UART Server (串口 伺服器)10、Security Sandbox (安全沙箱)11、Modbus Server (Modbus 協議伺服器)12、PLC Server (PLC 可程控制器伺服器)13、74HC595/74HC16510 Driver (74HC595/74HC165 串行 1 驅動)14 六大部分組成。Web 伺服器9用於通過IE瀏覽器進行參數設置；串口伺服器10用於TCP/IP與RS232透明傳輸，可實現單片機、工業PLC、變頻器等擴展和二次開發；安全沙箱11主要針對Flash網絡安全運行機制，確保Flash網絡連接通訊；Modbus協議伺服器12提供符合國際標準的Modbus ASCII文本通訊協議，通過Modbus協議讀寫伺服器內部數據和擴展74HC595/74HC165晶片映射的輸出、輸入埠數據；PLC伺服器13使Flash-Server具備PLC編程功能，解釋並執行存儲在32K FRAM 中的 PLC 梯形圖程序；74HC595/74HC165 串行 1 驅動 14，用於 74HC595/74HC165串行1驅動。
[0039]如圖3所示，Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊硬體電路由五部分組成:①TCP/IP通訊電路.級32位ARM cortex_M3單片機核心電路；@ 32K FRAM存儲電路；④身份驗證密鑰電路；⑤DIP接口電路。詳細電路分別對應圖4、圖5、圖6、圖7、圖8，下面詳細介紹各部分電路的組成:
[0040]一、如圖4所示:TCP/IP通訊電路是連接Flash客戶端的橋梁，該電路由:1C2、T2、R8、R9、R1、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、L2、L3、L4、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24 電子元件組成。IC2 採用韓國 Wiznet 提供的W5200晶片，W5200是硬體TCP/IP協議網絡控制器，單晶片實現TCP/IP協議棧、10M/100M乙太網MAC和PHY，以SPI通訊方式和單片機連接。T2是25Mhz晶振，T2、C21、C22、R13組成振蕩電路，給IC2提供時鐘信號，W5200內部需要3.3V(模擬系統、數字系統)和1.8V三種電源供電，外部3.3V經過由C15、L2、C12、C13、C14組成的3.3V模擬系統電源分別連接IC2 的 VCC3V3A(11 腳、15 腳、23 腳)，外部 3.3V 經過由 C15、L3、C16、C17 組成的 3.3V 數字系統電源分別連接IC2的VCC3V3 (27腳、47腳)，從IC214腳輸出的1.8V電源經過C18、L4、C19、C20組成的頻率補嘗、去耦合電路連接IC2的VCC1V8(8腳、25腳)，IC2的數字地GND、模擬地GNDA全部連接電源GND。IC2的3、4、5腳由R8、R9、RlO上拉為高電平，然後連接到DIP接口 LED指示埠，分別用於網絡運行模式、速度和TX/RX狀態指示。29腳接R20電阻上拉為高電平，允許自動握手，30腳接R21電阻上拉為高電平，設置為雙工通訊模式，31腳接R22電阻上拉為高電平，選擇100M速度運行。45腳接Rll電阻下拉為低電平，設置為普通運行模式。所有的RSV保留引腳(32-39腳)接R12下拉到低電平，7腳接R15上拉到高電平，3腳接R14上拉到高電平，12腳接R16、R17組成的28.7K(精度1% )偏置電阻下拉到低電平。IC2與DIP接口連接的管腳除了用於LED指示的3、4、5腳外，還有17、18、20、21腳，17和18組成TXOP/TXON差分信號輸出對，20和21組成RXIP/RXIN差分信號輸入對，連接RJ45網絡接口模塊。IC2以SPI通訊方式與單片機連接，復位腳46接單片機ICl的PA4，IC2 的 SPI 通訊口 (40、41、42、43、44 腳)分別接 ICl 的 PC5、PC4、PA6、PA7 組成的模擬 SPI通訊口，這樣單片機就可以實現網絡通訊了。
[0041]二、如圖5所不:32位ARM cortex_M3單片機核心電路是Flash-Server硬體電路的核心，該電路由 IC1、T1、R1、R2、R3、R4、L1、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10 電子元件構成。ICl使用32位ARM Cortex-M3內核的STM32單片機，晶振Tl和C2、C3、Rl組成單片機振蕩電路，Cl、R4組成低電平復位電路，ICl的28、60腳接R1、R2下拉為低電平，保證復位後程序從內部快閃記憶體存儲器自舉，外部3.3V電源經過L1、C4、C5組成的濾波電路給VDD-A供電，經C6去耦合給VDD-1供電，經C7去耦合給VDD-2供電，經C8、C9去耦合給VDD-3供電，經ClO去耦合給VDD-4供電。ICl外部接口除了通過模擬SPI與IC2網絡通訊連接外，其它GP1直接連接DIP接口，以DIP2.54mm標準插針形式提供給用戶擴展。
[0042]三、如圖6所示:32K FRAM存儲電路用於存儲參數數據和PLC梯形圖程序，該電路由IC3、R5、R6、R7、Cll電子元件構成。IC3選擇I2C協議的FRAM鐵電存儲器FM24C256，R5、R6、R7為WP、SCL、SDA的上拉電阻。數據存儲器FM24C256的I2C數據線SCL、SDA連接單片機核心電路中ICl的9、8腳，FM24C256防寫信號WP連接MCU單片機核心電路中ICl的10腳。由單片機控制讀寫，避免電路幹擾引起數據丟失。Cll為去耦合旁路電容。
[0043]四、如圖7所示:身份驗證密鑰電路用於加密保護程序，該電路由Ql、C25、R21、R22、R23組成。Ql選擇美國ATMEL生產的單線通訊SHA_256Hash算法的身份驗證晶片AT88SA102S，由R21、R22、R23組成的單線通訊接口連接單片機ICl的30腳，C25為去耦合電容。
[0044]五、如圖8所示:DIP接口電路為用戶提供Flash-Server應用的輸入輸出接口，該電路由JPl和JP2兩個標準DIP排針組成，JPl為13腳單排針，JP2為26腳雙排針，可以方便用戶將Flash-Server嵌入自己的電路中。JPl的I腳和JP2的I腳接3.3V外部電源，JP2的2腳接地，JPl的2、3、4腳內部連接網絡通訊電路IC2的3、4、5腳，外部供LED顯示，JPl的4、5、6、7連接IC2的17、18、20、21，外部供RJ45網絡接口模塊。其它引腳全部連接單片機相應的GP10，將單片機的UART串行通訊口和74HC595/74HC165驅動腳通過DIP插針引出。
[0045]以上所揭露的僅為本發明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬於本發明所涵蓋的範圍。
【權利要求】
1.Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊，其特徵在於:Flash客戶端(I)通過TCP/IP網絡(2)與Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊(3)相連,所述Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊(3)通過74HC595/74HC165串行總線級聯74HC595和74HC165串行1C，控制8-256路的數字1輸入輸出；通過UART串行接口擴展單片機進行二次開發；通過UART串行接口和RS232-485轉換電路，在485總線上擴展工業PLC、變頻器或其他具備485通訊接口的設備。
2.根據權利要求1所述的Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊,所述Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊模塊(3)由硬體和軟體兩部分相互結合的方式組成，其特徵在於: 所述硬體由下列五個部分連接組成: ①TCP/IP通訊電路(4)，用於實現TCP/IP網絡連接Flash客戶端的橋梁； ②32位ARMcortex-M3單片機(8),是Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊的核心； ③32KFRAM (鐵電存儲器)(5)，用於實現設置參數和PLC梯形圖程序保存； ④Authenticat1n(身份驗證密鑰)(7),用於對程序加密保護； ⑤GP1接口電路(6)，用於對外提供接口。
3.根據權利要求2所述的Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊，其特徵在於: 所述軟體由燒結於32位ARM cortex-M3單片機(8)存儲器中下列六個部分組成: ①WebServer (Web伺服器)(9)，用於通過IE瀏覽器進行參數設置； ②UARTServer (串口伺服器)(10)，用於TCP/IP與RS232透明傳輸，可實現單片機、工業PLC、變頻器等擴展和二次開發； ③SecuritySandbox (安全沙箱)(11),用於針對Flash網絡安全運行機制,確保Flash網絡連接通訊； ④ModbusServer (Modbus協議伺服器)(12),提供Modbus ASCII文本通訊協議,通過Modbus協議讀寫伺服器內部數據和擴展74HC595/74HC165晶片映射的輸出、輸入埠數據； ⑤PLCServer (PLC可程控制器伺服器)(13)，使Flash-Server具備PLC編程功能，解釋並執行存儲在32K FRAM中的PLC梯形圖程序； ⑥74HC595/74HC16510 Driver(74HC595/74HC165 串行 1 驅動)(14)，用於74HC595/74HC165 串行 1 驅動。
4.根據權利要求2所述的Flash-Server嵌入式網絡伺服器模塊，其特徵在於:所述TCP/IP通訊電路(4)內包含TCP/IP硬體協議棧，協議支持TCP、UDP、ARP、PPPOE, IPv4、乙太網MAC ;乙太網PHY接口 ；32K內存。
【文檔編號】H04L12/02GK104052609SQ201410306646
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】孫雄, 鄺必文 申請人:海口豐潤動漫單片機微控科技開發有限公司