一種串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】一種串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器，包括：一個(gè)串口收發(fā)模塊收發(fā)串口信號(hào)，一個(gè)網(wǎng)口控制模塊收發(fā)符合TCP/IP規(guī)范的網(wǎng)口信號(hào)，一個(gè)中央控制器第一端口連接到所述串口收發(fā)模塊，第二端口連接到所述網(wǎng)口控制模塊，所述中央控制器處理來(lái)自串口收發(fā)模塊的串口信號(hào)并轉(zhuǎn)換為網(wǎng)口信號(hào)或者處理來(lái)自網(wǎng)口控制模塊的網(wǎng)口信號(hào)并轉(zhuǎn)換為串口信號(hào)。
【專利說(shuō)明】—種串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種串口與網(wǎng)口通信方式智能轉(zhuǎn)換的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在眾多智能應(yīng)用領(lǐng)域中(如安防、機(jī)房、工控、醫(yī)療、樓宇等領(lǐng)域)，有成千上萬(wàn)的傳感器、PLC、控制器、監(jiān)測(cè)器和讀卡器等RS-232/485/422串口設(shè)備，普遍都是通過(guò)RS-232或RS-485/42總線通信與主控平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和管理的。然而隨著社會(huì)需求的發(fā)展，要求支持更大數(shù)據(jù)流量、更穩(wěn)定的系統(tǒng)。與RS-232串口通信，RS-485總線通信相比較，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)具有通信距離遠(yuǎn)，只要聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)，通信距離可以無(wú)限延長(zhǎng)。而RS-232串口通信的距離就只有15M，而RS-485通信距離就只有1200M(可以通過(guò)485中繼器延長(zhǎng)通信距離，但是最多延長(zhǎng)6000M，而且還要視外部環(huán)境而定)。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量穩(wěn)定，由于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)是基于復(fù)雜環(huán)境設(shè)計(jì)的，具有自動(dòng)糾錯(cuò)功能，所以通信質(zhì)量非常穩(wěn)定，不受外部環(huán)境干擾。而RS-232串口通信，RS-485總線通信則抗干擾能力比較差，容易出錯(cuò)。隨著TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其通信流量不斷的提高，現(xiàn)在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)100M已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)配置。而RS-232串口通信，RS-485總線通信的速率一般最大只可以達(dá)到100K左右，而且隨著速率的提高，其穩(wěn)定性，通信距離都會(huì)成反比的相應(yīng)發(fā)生變化。
[0003]要讓技術(shù)早已成熟的RS-232/485串口設(shè)備轉(zhuǎn)化成TCP/IP網(wǎng)口設(shè)備，需要重新研發(fā)和整合CPU、DSP、TCP/IP協(xié)議等各種軟硬件，需要投入巨大人力資源、資金和時(shí)間成本。因此要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)充分利用現(xiàn)有大量串口設(shè)備，同時(shí)又要節(jié)省改造成本是業(yè)內(nèi)需要解決的問(wèn)題。
[0004]但如果利用串口設(shè)備原有的RS-232/485串口，轉(zhuǎn)接一個(gè)串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的智能轉(zhuǎn)換器，就可以不需要推翻過(guò)去的技術(shù)成果，只需要在原有串口系統(tǒng)中增加配置網(wǎng)絡(luò)連接信息功能，就可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)RS-232/485轉(zhuǎn)TCP/IP的功能。
[0005]因此本發(fā)明正是從這個(gè)角度出發(fā)，用最簡(jiǎn)單的方式解決了串口和網(wǎng)口的智能轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
只提供一個(gè)對(duì)本發(fā)明部分方面和特點(diǎn)的基本理解，其不是對(duì)本發(fā)明的廣泛的概述，也不是用來(lái)特別指出本發(fā)明關(guān)鍵的要素或者勾畫發(fā)明的范圍。其唯一的目的是簡(jiǎn)化地呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，為后續(xù)詳細(xì)的描述本發(fā)明作一些鋪墊。
[0007]本發(fā)明提供一種串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器，包括:一個(gè)串口收發(fā)模塊收發(fā)串口信號(hào)，一個(gè)網(wǎng)口控制模塊收發(fā)符合TCP/IP規(guī)范的網(wǎng)口信號(hào),一個(gè)中央控制器第一端口連接到所述串口收發(fā)模塊，第二端口連接到所述網(wǎng)口控制模塊，所述中央控制器處理來(lái)自串口收發(fā)模塊的串口信號(hào)并轉(zhuǎn)換為網(wǎng)口信號(hào)或者處理來(lái)自網(wǎng)口控制模塊的網(wǎng)口信號(hào)并轉(zhuǎn)換為串口信號(hào)。[0008]其中所述串口信號(hào)符合RS-232或RS485標(biāo)準(zhǔn)。串口收發(fā)模塊包括串口電平轉(zhuǎn)換器和一個(gè)通用異步接收/發(fā)送裝置，網(wǎng)口控制模塊包括一個(gè)RJ45接口。
[0009]串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器還包括一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊為串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器供電。中央控制器連接有多個(gè)串口收發(fā)模塊或多個(gè)網(wǎng)口控制模塊。
[0010]所述串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器還包括一個(gè)E2PR0M連接到所述中央控制器。
[0011]本發(fā)明轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行方法，包括步驟:網(wǎng)口控制模塊接收網(wǎng)口數(shù)據(jù)，
中斷接收網(wǎng)口數(shù)據(jù)，將接收到的網(wǎng)口數(shù)據(jù)放入網(wǎng)口接收緩存區(qū)，中央控制器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將處理后的數(shù)據(jù)放入串口發(fā)送緩存區(qū)，
處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)所述串口收發(fā)控制模塊發(fā)送至一個(gè)應(yīng)用設(shè)備。
[0012]本發(fā)明另一種轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行方法，包括步驟:串口收發(fā)控制模塊接收串口數(shù)據(jù)，中斷接收串口數(shù)據(jù)，將接收到的串口數(shù)據(jù)放入串口接收緩沖區(qū)，中央控制器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判定處理后的數(shù)據(jù)是IP地址、端口號(hào)、MAC地址、控制命令和有效數(shù)據(jù)包之一，如果是效數(shù)據(jù)打包，則通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送緩存區(qū)將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至目的IP地址和端□。
[0013]本發(fā)明所提供的轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行方法，能夠?qū)崿F(xiàn)串行口與網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)的智能連接。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1顯示了本發(fā)明串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2a顯示了本發(fā)明串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器從網(wǎng)口接收數(shù)據(jù)向串口傳送數(shù)據(jù)的處理流程。
[0017]圖2b顯示了本發(fā)明串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換網(wǎng)口接收數(shù)據(jù)向串口傳送數(shù)據(jù)的處理流程。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的目的是解決串口和網(wǎng)口的智能轉(zhuǎn)換問(wèn)題，以最方便的方式擴(kuò)展應(yīng)用設(shè)備的數(shù)據(jù)通信功能，一個(gè)串口和網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換模塊可以連接多個(gè)串口。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明所述的串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器由MCU主控模塊、串口收發(fā)控制模塊、網(wǎng)口控制模塊、存儲(chǔ)器和電源轉(zhuǎn)換模塊五大功能模塊組成的。
[0020]其中MCU主控模塊可以由ARM Contex_M3作為微控制器，它自帶3路相互獨(dú)立的通用異步接收/發(fā)送裝置(UART)，且內(nèi)部集成了完整的MAC (媒體訪問(wèn)控制層)和PHY (以太網(wǎng)物理層)接口，支持IOMbps和IOOMbps傳輸速度。主控模塊是設(shè)計(jì)的核心模塊，它主要負(fù)責(zé)串口數(shù)據(jù)收發(fā)，數(shù)據(jù)識(shí)別處理，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)和相應(yīng)的狀態(tài)指示。下面的實(shí)施例均以ARM Contex-M3為例描述本發(fā)明，但是除了上述ARM Contex_M3可以作為微控制器其它能實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)收發(fā)，數(shù)據(jù)識(shí)別處理，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)和相應(yīng)的狀態(tài)指示的芯片均可用作本發(fā)明所屬的MCU主控模塊。
[0021]串口收發(fā)控制模塊分為兩部分，一是RS-232/485串行口電平轉(zhuǎn)換，二是實(shí)現(xiàn)異步收/發(fā)的收發(fā)控制器。電平轉(zhuǎn)換部分通過(guò)串行線連接到應(yīng)用設(shè)備(圖中未示出)，并傳送和接受來(lái)自該應(yīng)用設(shè)備的串行口信號(hào)到后續(xù)的異步收/發(fā)控制器中。電平轉(zhuǎn)換可根據(jù)客戶需要進(jìn)行選擇，若應(yīng)用設(shè)備本身已經(jīng)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的，則僅需通過(guò)選擇串口收發(fā)控制模塊處理后與所述MCU聯(lián)系；若是將本發(fā)明的串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器作為應(yīng)用設(shè)備系統(tǒng)模塊的一部分，設(shè)備系統(tǒng)中其它與之相通信的信號(hào)電平和信號(hào)形式都已經(jīng)做過(guò)適應(yīng)性設(shè)置，則應(yīng)用設(shè)備分別連接到串口和網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器的發(fā)送和接收信號(hào)即可。
[0022]網(wǎng)口控制模塊接收來(lái)自MCU的信號(hào)，向外部的網(wǎng)絡(luò)輸出/接收滿足TCP/IP規(guī)范的信號(hào)。網(wǎng)口控制模塊只有一個(gè)RJ45接口，以太網(wǎng)控制器已經(jīng)集成于MCU主控模塊中了，因此網(wǎng)口控制模塊僅僅是個(gè)簡(jiǎn)單的RJ45外部驅(qū)動(dòng)電路。
[0023]存儲(chǔ)器E2PR0M與MCU主控制器連接，用于存儲(chǔ)配置參數(shù)，如MAC地址、IP地址、端口號(hào)、串口波特率等參數(shù)。
[0024]電源轉(zhuǎn)換模塊的電源輸入是由應(yīng)用設(shè)備提供的3.9 - 20V的電源，經(jīng)過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換得到3.3V工作電壓。具體電壓可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的需要設(shè)置不限于本實(shí)施例所述的3.3V，只要能夠?yàn)楸景l(fā)明串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器提供電源的均屬于本發(fā)明保護(hù)所述的電源轉(zhuǎn)換模塊。
[0025]本發(fā)明中所述的5個(gè)模塊并不一定是實(shí)際互相獨(dú)立的5個(gè)部件，也可能是許多功能模塊整合后的2個(gè)或3個(gè)芯片，比如串口收發(fā)控制模塊、MCU、網(wǎng)口控制模塊、E2PR0M的部分或全部可以集成設(shè)計(jì)到一塊芯片中，其它部分如電源可以單獨(dú)設(shè)計(jì)為另一塊芯片。所以本發(fā)明所述的5個(gè)模塊僅僅是為了功能描述方便而作的劃分并非一定要5個(gè)獨(dú)立的模塊的硬件。比如電源轉(zhuǎn)換模塊可以集成在應(yīng)用設(shè)備中，然后直接將輸出的直流電源通過(guò)導(dǎo)線供應(yīng)給本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器，此時(shí)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器中就不包括電源轉(zhuǎn)換模塊，但是仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。本發(fā)明中串口和網(wǎng)口信號(hào)轉(zhuǎn)換的具體實(shí)現(xiàn)方法，是由MCU中的軟件設(shè)計(jì)完成的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為串口數(shù)據(jù)收發(fā)分別定義了 2K的接收緩存區(qū)(UartRXBuffer)和2K的發(fā)送緩沖區(qū)(UartTXBuffer)，也為網(wǎng)口數(shù)據(jù)收發(fā)分別定義了 2K的網(wǎng)口接收緩存區(qū)(NetRXBuffer)和 2K 的網(wǎng) 口發(fā)送緩沖區(qū)(NetTXBuffer )。
[0026]如圖2a所示，MCU在后端的網(wǎng)口控制模塊成功接入以太網(wǎng)的情況下，能夠中斷接收網(wǎng)口數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)放入網(wǎng)口接收緩存區(qū)(NetRXBuffer)，MCU再對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，放入發(fā)送緩存區(qū)UartTXBuffer，然后再將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)所述串口收發(fā)控制模塊發(fā)送至應(yīng)用設(shè)備。
[0027]如圖2b所示為本發(fā)明在接收到來(lái)自應(yīng)用設(shè)備的串口信號(hào)情況下，轉(zhuǎn)換串口信號(hào)為網(wǎng)口信號(hào)輸出的流程。MCU在接收到來(lái)自串口收發(fā)模塊的串行信號(hào)后，采用中斷接收串口數(shù)據(jù)，放入所述接收緩存區(qū)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理，判定接接收緩存區(qū)中收到的數(shù)據(jù)是IP地址、端口號(hào)、MAC地址、控制命令還是有效數(shù)據(jù)包。首先判斷是否是MAC地址，如果是MAC地址則保持該MAC地址到E2PR0M存儲(chǔ)器，并配置該MAC地址到MCU對(duì)應(yīng)寄存器；如果不是MAC地址則判斷是否是IP地址、端口號(hào)，如果是IP地址、端口號(hào)則保存該IP地址、端口號(hào)到E2PR0M存儲(chǔ)器；如果不是則近行下一步比較判斷是否是網(wǎng)絡(luò)連接控制命令，如果是則打開網(wǎng)絡(luò)連接建立TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)連接。如果不是，則判斷上述數(shù)據(jù)是否有效數(shù)據(jù)，如果是有效數(shù)據(jù)則相繼進(jìn)行下述處理:安裝TCP/IP協(xié)議棧要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，將打包后的數(shù)據(jù)放入網(wǎng)口發(fā)送數(shù)據(jù)緩存，執(zhí)行TCP/UDP發(fā)送命令。如果應(yīng)答正確則完成整個(gè)信號(hào)處理流程，等待進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的處理。這就是整個(gè)串口和網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器軟件系統(tǒng)的基本程序流程。
[0028]MCU對(duì)各類數(shù)據(jù)分類管理，從而建立TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，將有效數(shù)據(jù)打包，通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送緩沖區(qū)(NetTXBuffer)發(fā)送至目的IP地址和端口對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)。
[0029]利用串口設(shè)備原有的RS-232/485串口，轉(zhuǎn)接一個(gè)串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的智能轉(zhuǎn)換器，客戶就可以不需要推翻過(guò)去的技術(shù)成果，只需要在原有串口系統(tǒng)中增加配置網(wǎng)絡(luò)連接信息功能，就可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)RS-232/485轉(zhuǎn)TCP/IP的功能。
[0030]本說(shuō)明書實(shí)施例中所用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)方式是用來(lái)描述發(fā)明而不是限制，所以這些表達(dá)都不應(yīng)排除任何等同物或者可替換物。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)對(duì)本發(fā)明說(shuō)明書的理解和對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐，能夠容易地想到其它實(shí)現(xiàn)方式。本文所描述的多個(gè)實(shí)施例中各個(gè)方面和/或部件可以被單獨(dú)采用或者組合采用。需要強(qiáng)調(diào)的是，說(shuō)明書和實(shí)施例僅作為舉例，本發(fā)明實(shí)際的范圍和思路通過(guò)下面的權(quán)利要求來(lái)定義。
【權(quán)利要求】
1.一種串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器，其特征在于:包括: 一個(gè)串口收發(fā)模塊收發(fā)串口信號(hào)； 一個(gè)網(wǎng)口控制模塊收發(fā)符合TCP/IP規(guī)范的網(wǎng)口信號(hào)； 一個(gè)中央控制器第一端口連接到所述串口收發(fā)模塊，第二端口連接到所述網(wǎng)口控制模塊，所述中央控制器處理來(lái)自串口收發(fā)模塊的串口信號(hào)并轉(zhuǎn)換為網(wǎng)口信號(hào)或者處理來(lái)自網(wǎng)口控制模塊的網(wǎng)口信號(hào)并轉(zhuǎn)換為串口信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述串口信號(hào)符合RS-232或RS485標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述串口收發(fā)模塊包括串口電平轉(zhuǎn)換器和一個(gè)通用異步接收/發(fā)送裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述網(wǎng)口控制模塊包括一個(gè)RJ45 接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器還包括一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊為串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于:中央控制器連接有多個(gè)串口收發(fā)模塊或多個(gè)網(wǎng)口控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器還包括一個(gè)E2PR0M連接到所述中央控制器。
8.—種如權(quán)利要求1所述的串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行方法，其特征在于:包括步驟: 網(wǎng)口控制模塊接收網(wǎng)口數(shù)據(jù)； 中斷接收網(wǎng)口數(shù)據(jù)，將接收到的網(wǎng)口數(shù)據(jù)放入網(wǎng)口接收緩存區(qū)； 中央控制器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將處理后的數(shù)據(jù)放入串口發(fā)送緩存區(qū)； 處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)所述串口收發(fā)控制模塊發(fā)送至一個(gè)應(yīng)用設(shè)備。
9.一種如權(quán)利要求1所述的串口與網(wǎng)口智能轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行方法，其特征在于:包括步驟: 串口收發(fā)控制模塊接收串口數(shù)據(jù)； 中斷接收串口數(shù)據(jù)，將接收到的串口數(shù)據(jù)放入串口接收緩沖區(qū)； 中央控制器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判定處理后的數(shù)據(jù)是IP地址、端口號(hào)、MAC地址、控制命令和有效數(shù)據(jù)包之一； 如果是有效數(shù)據(jù)打包，則通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送緩存區(qū)將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至目的IP地址和端口。
【文檔編號(hào)】G06F13/38GK103823775SQ201210467007
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】顧鳳玉 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)新宏博通訊科技有限公司