雙串口轉乙太網模塊的製作方法

2023-05-08 20:30:16 1

本實用新型涉及無線通信設備應用領域，具體是一種雙串口轉乙太網模塊。

背景技術：

串行接口，是一種可以將接受CPU的並行數據字符，轉換為連續的串行數據流發送出去，同時可將接受串行數據流轉化為並行數據字符供給CPU的器件串行接口電路。在工業控制中，普遍採用RS232通訊接口傳輸距離能達到15m左右，而RS422 /RS485 通訊接口傳輸距離能達到1.2Km 左右，可靠性較高，並且，可以組成通訊網絡。

在工業應用中常見的串口標準（協議）一般有：EIA-RS-232C、EIA-RS-422A、EIA- RS-423A、EIA-RS-485。串行通信接口標準經過使用和發展，目前已經有幾種。但都是在RS-232 標準的基礎上經過改進而形成的。EIA-RS-232C 對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規定。在TxD 和RxD 上：

邏輯1(MARK)=-3V～-15V；

邏輯0(SPACE)=+3～+15V；

在RTS、CTS、DSR、DTR 和DCD 等控制線上：

信號有效（接通，ON 狀態，正電壓）=+3V～+15V；

信號無效（斷開，OFF 狀態，負電壓）=-3V～-15V；

以上規定說明了RS-232C 標準對邏輯電平的定義。對於數據（信息碼）：邏輯「1」（傳號）的電平低於-3V，邏輯「0」（空號）的電平高於+3V；對於控制信號；接通狀態（ON）即信號有效的電平高於+3V，斷開狀態（OFF）即信號無效的電平低於-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大於3V 時，電路可以有效地檢查出來，介於-3～+3V 之間的電壓無意義，低於-15V 或高於+15V 的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在-3V～-15V 或+3V～+15V 之間。

EIA-RS-422 四線接口由於採用單獨的發送和接收通道，因此不必控制數據方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟體方式（XON/XOFF 握手）或硬體方式（一對單獨的雙絞線）。RS-422的最大傳輸距離為4000 英尺（約1219 米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 100kb/s 速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100 米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。RS-422 需要一終接電阻，要求其阻值約等於傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300 米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。

EIA-RS-485 的電氣特性：採用差分信號負邏輯，邏輯"1」以兩線間的電壓差為+(2~6)V 表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為-(2~6)V 表示。接口信號電平比RS-232-C 降低了，就不易損壞接口電路的晶片， 且該電平與TTL 電平兼容，可方便與TTL 電路連接。RS-485 的數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485 接口是採用平衡驅動器和差分,接收器的組合，抗共模幹擾能力增強，即抗噪聲幹擾性好。RS-485 最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100KbpS 的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485 總線一般最大支持32 個節點，如果使用特製的485 晶片，可以達到128 個或者256個節點，最大的可以支持到400 個節點。

目前市場上所流行的工控串口轉乙太網協議轉換模塊，在處理不同協議下的數據時通常的做法是更換串口線或者變更串口的線序來滿足在不同協議下串口的正常通信。接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的晶片。接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模幹擾，所以抗噪聲幹擾性弱。傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 英尺，實際上也只能用在15 米左右。

技術實現要素：

本實用新型為了解決現有技術的問題，提供了一種雙串口轉乙太網模塊，利用Cortex-M3內部提供的4個通用異步總線口配合SP3232EEY串口晶片實現RS232與RS422，RS485之間的自適應切換，波特率可設置，結構便於一體化設計。

本實用新型採用PCB結構，包括通過中央處理單元連接的乙太網模塊和串口自適應模塊，其中，所述的中央處理單元內核為Cortex-M3，Cortex-M3採用哈佛結構，內部含有若干條通用異步總線口；所述的串口自適應模塊設置有SP3232EEY串口晶片，SP3232EEY串口晶片與Cortex-M3內部的4個通用異步總線口配合連接。

進一步改進，所述的SP3232EEY串口晶片提供的串口包括RS232串口、RS422串口和RS485串口，每個串口埠配置獨立的虛擬IP。

本實用新型有益效果在於：

1、串口自適應：利用Cortex-M3內部提供的4個通用異步總線口配合SP3232EEY串口晶片實現RS232餘RS422，RS485之間的自適應切換，波特率可設置。

2、串口的IP配置：可為每個串口埠配置一個虛擬IP可實現通過通用一步埠配置檢查其他IP設備的功能。

3、採用PCB結構設計：可嵌入基站雙工器模塊中，便於一體化設計。

4、串口的抗幹擾能力：採用差分線設計大大減少了共模信號的幹擾。

附圖說明

圖1為本實用新型模塊結構示意圖。

圖2為串口自適應模塊結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

本實用新型結構如圖1所示，包括通過中央處理單元連接的乙太網模塊和串口自適應模塊，其中，所述的中央處理單元內核為Cortex-M3，Cortex-M3採用哈佛結構，內部含有若干條通用異步總線口。

所述的串口自適應模塊如圖2所示，設置有SP3232EEY串口晶片，SP3232EEY串口晶片與Cortex-M3內部的4個通用異步總線口配合連接。所述的SP3232EEY串口晶片提供的串口包括RS232串口、RS422串口和RS485串口，每個串口埠配置獨立的虛擬IP。

本實用新型工作環境要求如下：

工作溫度：低溫 -25℃；

高溫 65℃；

相對溼度 95％（40℃）；

振動 10Hz～30Hz，0.75mm；

30Hz～55Hz，0.25mm；

振動方向 三個方向；

衝擊 6g，18ms。

低噪聲放大模塊的MTBF指標大於100000h。

本實用新型具體應用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護範圍。