專利名稱：一種基于at91m40800的多串口總線系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種煤礦井下監測監控系統網絡連接設備，尤其是通過該設備可以增強監測監控系統網絡兼容性的一種基于AT91M40800的多串口總線系統。
背景技術：
隨著煤礦監測監控系統的普及應用，礦井安全生產管理效率和水平大大提高，但是由于煤礦監測監控系統技術標準不統一、通訊接口和協議種類繁多，造成了國內外各廠商系統和設備間通訊無法兼容的現象。通過智能分站盡可能的擴大本網絡的兼容性或者對智能分站和第三方設備進行改進是大多數廠商所采用的方法。由于智能分站是在滿足本網絡功能要求的基礎上，進一步實現和擴展兼容性，因此其網絡兼容性不強，網絡擴展受到限制。通過修改連接雙方的接口和協議類型，雖然可以暫時解決用戶的燃眉之急，但是，也給系統帶來了可維護性差、升級困難等問題，而且當采用的協議不公開時，這種修改就無法實現。因此，研制一種能增強網絡兼容性的設備是我國煤礦監測監控系統發展的當務之急。通過多串口系統設備增強網絡兼容性的方案，能夠解決這些問題。
發明內容
本發明是一種基于AT91M40800的多串口總線系統，并以提供一種基于AT91M40800的多串口總線系統的硬件結構為目的，為增強煤礦監測監控系統的網絡兼容性提供硬件支持。該硬件平臺配合相應的軟件資源就可以使采用不同接口類型和/或不同協議類型的設備接入現有網絡，解決煤礦監測監控系統可維護性差、升級困難等問題。
本發明一種基于AT91M40800的多串口總線系統，包括微控制器單元、以太網接口單元、CAN總線接口單元、RS-485總線接口單元以及紅外遙控接口單元。
所述微控制器單元包括微控制器MCU、擴展的數據存儲器RAM、Flash存儲器以及調試的JTAG接口。數據存儲器RAM和Flash存儲器通過16位并行總線與MCU相連。
所述以太網接口單元包括以太網控制器、網絡變壓器以及網絡接口RJ45。以太網控制器通過兩路串行總線與網絡變壓器一側相連接，網絡變壓器的另一側與網絡接頭RJ45相連接； 所述CAN總線接口單元包括讀寫時序產生單元、CAN總線控制器、隔離器件和CAN總線驅動器。CAN總線控制器的八位數據線/地址線與微控制器MCU的低八位數據線相連接，CAN總線控制器的控制總線經時序產生單元與微控制器MCU的地址控制線、片選線、讀寫線相連接； 所述的RS-485總線接口單元包括電源和邏輯隔離單元以及RS-485總線驅動器。接口工作電源通過隔離電源與微機電源相連接，RS-485總線驅動器通過邏輯隔離器件與微控制器MCU串行接口相連接。
所述的紅外遙控接口單元包括紅外遙控器以及紅外接收器。解碼器的地址已經固定選擇，解碼器的數據輸出接口與微控制器MCU的并行I/O接口相連接，數據輸入通過串行引腳與紅外一體化接收頭相連接。遙控器與多串口系統分離設計，紅外編碼器輸出引腳與紅外發光二極管相連接，直接輸出38kHz載波信號，遙控距離15m。
本發明將上述各模塊，以太網接口單元、CAN總線接口單元通過并行總線與微控制器相連接，RS-485總線接口單元通過串行總線與微控制器相連接，紅外遙控接口單元通過并行I/O接口與微控制器相連接，構成多串口總線系統。
本發明實施上述一種基于AT91M40800的多串口總線系統的技術方案所具有的優點與積極效果在于微控制器單元固化了一個操作系統μC/OS-II，可以進行多任務的處理。移植了一個以太網協議棧TCP/IP協議，該協議棧具備了以太網協議棧TCP/IP協議的基本功能；實現了一個基于CAN總線接口的103規約的主站協議，一個基于RS-485總線接口的Modbus主站協議。還固化了如特征所述的以太網接口單元、CAN總線接口單元、RS-485總線接口單元以及紅外遙控接口單元的驅動程序和協議轉換的應用程序。
本發明所具有的優點與積極效果還在于第三方設備通過多串口系統接入現有監測監控網絡，既避開了網絡接口類型和協議種類繁多的現場網絡，也有效的解決了由于技術不公開第三方設備無法接入現有網絡的難題。該系統的開發能夠很好的解決煤礦監測監控系統的維護和升級、設備的補套和選擇等問題，使系統的選擇不受廠家的制約，設備的選擇和添加不依賴于系統，完善了煤礦監測監控系統，降低了投資和維護費用，避免了系統和設備的重復購置。這對確保煤礦安全生產，高效生產具有重要的現實意義。
圖1是本發明的微控制器單元結構原理圖 圖2是本發明的以太網接口單元和CANBUS接口單元結構原理圖 圖3是本發明的紅外遙控接口單元結構原理圖
具體實施例方式 本發明結合附圖用實施例來進一步詳細描述如下 如圖1、圖2所示，一種基于AT91M40800的多串口總線系統，包括微控制器單元、以太網接口單元、CAN總線接口單元、RS-485總線接口單元以及紅外遙控接收單元。其中 所述的微控制器單元包括微控制器、擴展的數據存儲器RAM U02、Flash存儲器U01、顯示單元以及用于調試的JTAG接口JTAG20。
所述的以太網接口單元包括以太網控制器U03、網絡變壓器U031以及RJ45網絡接口RJ45。
所述的CAN總線接口單元包括讀寫時序產生單元U07、CAN總線控制器U04、隔離器件B01、B02和CANBUS驅動器U041。
所述的RS-485總線接口單元包括隔離電源U11和邏輯隔離單元B03、B04、B05以及RS-485總線驅動器U09。
所述的紅外遙控接收單元包括紅外接收解碼器U06以及紅外一體化接收頭T。
對上述各模塊，以太網接口單元、CAN總線接口單元通過并行總線與微控制器相連接，RS-485接口單元通過串行總線與微控制器相連接，紅外遙控接收單元通過并行I/O接口與微控制器相連接。
本發明對所述的微控制器單元，微控制器MCU采用了愛特梅爾ATMEL公司的ARM芯片，擴展了一片256×16高速數據存儲器RAM U02和一片64×16的Flash存儲器U01，擴展器件通過16位并行總線與MCU相連。顯示器主要顯示多串口的初始化界面，硬件及軟件版本狀況、各個通訊總線節點狀態、各個通訊接口協議類型以及各個通訊總線的在線輔助調試工具。顯示單元通過串行接口與微控制器MCU相連接。
本發明對所述的以太網接口單元，選用了REALTEK公司的以太網控制器U03，16位數據總線，跳線工作方式，自動探測接口類型，以太網控制器通過兩路串行總線與網絡變壓器一側相連接，網絡變壓器U031的另一側與RJ45網絡接頭相連接。
本發明對所述的CAN總線接口單元，CAN總線控制器U04的八位復用數據/地址線與微控制器MCU的低八位數據線相連接，工作在pelican，單濾波模式。CAN總線控制器的控制總線經時序產生單元U07與微控制器MCU的地址控制線、片選線、讀寫線相連接。總線驅動器U041工作在高速模式。
本發明對所述的RS-485總線接口單元，接口工作電源通過隔離電源U11與微機電源相連接，RS-485總線驅動器通過邏輯隔離器件BO3、BO4、BO5與MCU串行接口相連接。RS-485接口采用了本質安全設計電路可以直接與外界連接。
本發明對所述的紅外遙控接收單元，解碼器U06的地址已經固定選擇，解碼器的數據輸出接口與MCU的并行I/O接口相連接，解碼器VT引腳作為鍵盤輸入中斷信號接入I/O控制器，數據輸入通過串行引腳與紅外一體化接收頭相連接。
如圖3所示，紅外遙控器與多串口系統分離設計。紅外編碼器U輸出引腳與紅外發光二極管相連接，直接輸出38kHz載波信號，遙控距離15m。鍵盤設計為5個按鍵，S1為上翻頁鍵，S2下翻頁鍵，S3左移光標鍵，S4右移光標鍵，S5確認(保存)鍵。其中，圖3的U元件的第14引腳不焊接。
本發明在上述的一種基于AT91M40800的多串口總線系統的硬件結構，本專業技術人員可以得到相應的系統應用軟件以及軟件的組合，并能夠實現一種基于AT91M40800的多串口總線系統的自動控制。
權利要求
1.一種基于AT91M40800的多串口總線系統，包括微控制器單元、以太網接口單元、CAN總線接口單元、RS-485總線接口單元以及紅外遙控接口單元，其特征在于
所述的微控制器單元包括微控制器、擴展的數據存儲器RAM(U02)、Flash存儲器(U01)以及調試的JTAG接口(JTAG20)；數據存儲器RAM(U02)、Flash存儲器(U01)通過16位并行總線與微控制器MCU(U00)相連；
所述的以太網接口單元包括以太網控制器、網絡變壓器(U031)以及RJ45網絡接口(RJ45)；以太網控制器(U03)通過兩路串行總線與網絡變壓器(U031)一側相連接，網絡變壓器(U031)的另一側與RJ45網絡接口(RJ45)相連接；
所述的CAN總線接口單元包括讀寫時序產生單元(U07)、CAN總線控制器(U04)、隔離器件(B01、B02)和CAN總線驅動器(U041)；CAN總線控制器(U04)的八位數據線/地址線與微控制器MCU的低八位數據線相連接，CAN總線控制器的控制總線經時序產生單元(U07)與微控制器MCU(U00)的地址控制線、片選線、讀寫線相連接；
所述的RS-485總線接口單元包括電源(U11)和邏輯隔離單元(B03、B04、B05)以及RS-485總線驅動器(U09)；接口工作電源通過隔離電源(U11)與微機電源相連接，RS-485總線驅動器(U09)通過邏輯隔離器件(B03、B04、B05)與微控制器MCU(U00)串行接口相連接；
所述的紅外遙控接口單元包括紅外遙控器以及紅外接收器；解碼器(U06)的地址已經固定選擇，解碼器的數據輸出接口與微控制器MCU(U00)的并行I/O接口相連接，數據輸入通過串行引腳與紅外一體化接收頭相連接；遙控器與多串口系統分離設計，紅外編碼器(U)輸出引腳與紅外發光二極管(D0)相連接，直接輸出38kHz載波信號，遙控距離15m；
將上述各模塊，以太網接口單元、CAN總線接口單元通過并行總線與微控制器MCU(U00)相連接，RS-485總線接口單元通過串行總線與微控制器MCU(U00)相連接，紅外遙控接口單元通過并行I/O接口與微控制器MCU(U00)相連接。
全文摘要
本發明公開了一種基于AT91M40800的多串口總線系統，包括微控制器單元、以太網接口單元、CANBUS接口單元、RS-485接口單元以及紅外遙控接口單元，并將以太網接口單元、CANBUS接口單元通過并行總線與微控制器相連，RS-485接口單元通過串行總線與微控制器相連，紅外遙控接口單元通過并行I/O接口與微控制器相連，第三方設備通過多串口系統接入現有監測監控網絡，避開了網絡接口類型和協議種類繁多的現場網絡，有效的解決了由于技術不公開第三方設備無法接入現有網絡的難題，并能夠很好的解決煤礦監測監控系統的維護、升級、設備補套以及選擇等問題，避免了系統和設備的重復購置，降低了投資和維護費用，完善了煤礦監測監控系統，特別實用于煤礦井下監測監控系統網絡連接設備。
文檔編號G08C23/04GK101105890SQ200710062519
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月1日 優先權日2007年8月1日
發明者宋建成, 閻顯勇 申請人:太原理工大學