專利名稱：礦用多功能通訊協議轉換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦用多功能通訊協議轉換器，尤其是一種涉及CAN總線與串口總線、USB總線的協議轉換器。二背景技術：
在礦山生產中，為了保持生產秩序的正常運行，需要保持通訊的暢通，因此礦用多功能通訊協議轉換器是一個重要的礦山設備，隨著我國礦業生產自動化的發展，礦下設備不僅種類繁多、數量龐大，而且接口多樣，井下設備數量的幾何級增長，大大增加了管理、維修的難度，也無法實現數據資源的共享和設備的遠程監控，同時在礦井中有許多大量價格昂貴的舊設備，也需要進行數據管理，現還沒有一種用于多個礦山設備的通訊協議轉換器。三
發明內容為了克服上述技術缺點，本實用新型的目的是提供一種礦用多功能通訊協議轉換器，因此方便了礦井中的設備通訊的要求。為達到上述目的，本實用新型采取的技術方案是包含有主控制器、光電隔離器I、光電隔離器II、芯片I、DC-DC模塊電源、AC-DC模塊電源、芯片II、芯片III、芯片IV和在線編程及仿真單元，主控制器設置有CAN控制器、接口 USARTl、接口 USART0、接口 TDI、接口TD0、接口 TMS和接口 TCK,芯片IV設置有接口 TXDl、接口 RXDl、接口 TXDO和接口 RXD0，芯片I設置為通過光電隔離器I和光電隔離器II與主控制器連接，AC-DC模塊電源設置為通過DC-DC模塊電源與芯片I連接，CAN總線接口設置為與芯片I連接，芯片II和芯片III設置為與主控制器的接口 USARTl連接，芯片IV的接口 TXDl和接口 RXDl設置為與主控制器的接口 USARTl連接，芯片IV的接口 TXDO和接口 RXDO設置為與主控制器的接口 USARTO連接，在線編程及仿真單元設置為與主控制器連接，RS232接口設置為與芯片IV連接，RS485接口設置為與芯片III連接，USB接口設置為與芯片II連接。由于設計了芯片I、芯片II、芯片III和芯片IV，擴展了 CAN總線接口、RS232接口、RS485接口和USB接口，因此方便了礦井中的設備通訊的要求。本實用新型設計了，RS232接口設置為包含有RS232-DB9接口和RS232-SIP3接口。本實用新型設計了，主控制器設置為AT90CAN128集成塊，CAN控制器設置有接口RXDCAN 和接口 TXDCAN。本實用新型設計了，芯片I設置為MCP2551芯片并設置有接口 CANH和接口 CANL。本實用新型設計了，CAN總線接口設置為CAN-SIP2接口器。本實用新型設計了，芯片II設置為PL6303HX芯片并設置有接口 TXDl和接口 RXDl。本實用新型設計了，芯片III設置為SN65LBC184芯片并設置有接口 TXDl和接口RXD I。本實用新型設計了，芯片IV設置為MAX232芯片。本實用新型設計了，在線編程及仿真單元設置為包含有芯片V和芯片VI，芯片V設置為與主控制器的接口 USARTO連接，芯片VI設置為與主控制器的接口 TDI、接口 TD0、接口 TMS和接口 TCK連接，芯片V設置為AVR-ISP芯片并設置有接口 RXD0、接口 TXDO和接口SCX,芯片VI設置為AVR-JTAG芯片。本實用新型的技術效果在于本實用新型采用了以下技術手段井下220V交流電通過隔離電壓等級為2500VAC/1MIN的AC220V -DC5V模塊電源，輸出直流5V為主控制器AT90CAN128.MAX232 芯片、SN65LBC184 芯片、PL6303HX 芯片、ISP 芯片及 JTAG 芯片供電；直流5V再經過隔離電壓等級為1000VAC/1MIN的DC5V — DC5V模塊電源為CAN通信接口電路MCP2551芯片單獨供電。本設備通過串口 USARTO與PC連接，由參數管理軟件對相應的串口參數、CAN參數、轉換模式等進行設置并直接寫入；總線單元來的數據，由CANH、CANL將差分信號送入CAN收發器MCP2551芯片，再經兩塊光電隔離模塊TLPl 13，由主控器的TXDCAN、RXDCAN進入片內CAN協議控制器。主控單元根據相應的參數設定按CAN協議規程將CAN數據幀劃分為幀起始、仲裁域、控制域、數據域、應答域和幀結尾六個部分，并將數據域的數據按RS232、RS485或USB的數據格式送入緩沖區；該數據經相應接口最終送入終端單元的外接設備。終端單元側外接設備發送來的數據，經RS232、RS485或USB接口后，送入主控單元，由主控單元將原數據打包處理，并自動添加CAN幀信息和幀ID，由TXDCAN、RXDCAN經光 電隔離進入CAN收發器MCP2551芯片，將數據從CAN總線發送出去；因此在礦下現場作業時，可通過在線編程和仿真器接口，向本實用新型下載應用程序或外接仿真器，方便實現設備調測。四
附圖為本實用新型的示意圖。五具體實施方式
附圖為本實用新型的一個實施例，結合附圖具體說明本實施例，包含有主控制器I、光電隔離器I 2、光電隔離器II 3、芯片I 4、DC-DC模塊電源6、AC-DC模塊電源7、芯片II 8、芯片III 9、芯片IV 10、芯片V 11和芯片VI 12，主控制器I設置有CAN控制器、接口USARTI、接口 USARTO、接口 TDI、接口 TDO、接口 TMS 和接口 TCK,芯片 IV 10 設置有接口 TXDI、接口 RXDl、接口 TXDO 和接口 RXD0，芯片I 4設置為通過光電隔離器I 2和光電隔離器II 3與主控制器I連接，AC-DC模塊電源7設置為通過DC-DC模塊電源6與芯片I 4連接，CAN總線接口 5設置為與芯片I 4連接，芯片II 8和芯片III 9設置為與主控制器I的接口 USARTl連接，芯片V 11設置為與主控制器I的接口 USARTO連接，芯片IV 10的接口 TXDl和接口 RXDl設置為與主控制器I的接口 USARTl連接，芯片IV 10的接口 TXDO和接口 RXDO設置為與主控制器I的接口USARTO連接，芯片VI 12設置為與主控制器I的接口 TDI、接口 TD0、接口 TMS和接口 TCK連接，RS232接口設置為與芯片IV 10連接，RS485接口設置為與芯片III 9連接，USB接口設置為與芯片II 8連接。在本實施例中，RS232接口設置為包含有RS232-DB9接口和RS232-SIP3接口。在本實施例中，主控制器I設置為AT90CAN128集成塊，CAN控制器設置有接口RXDCAN 和接口 TXDCAN。在本實施例中，光電隔離器I 2和光電隔離器II 3設置為TLP113光電隔離模塊，光電隔離器I 2設置有接口 TXD和接口 RXD。在本實施例中，芯片I 4設置為MCP2551芯片并設置有接口 CANH和接口 CANL。在本實施例中，CAN總線接口 5設置為CAN-SIP2接口器。[0028]在本實施例中，DC-DC模塊電源6設置為B0505S模塊電源。在本實施例中，AC-DC模塊電源7設置為SPA10_220S05W模塊電源。在本實施例中，芯片II 8設置為PL6303HX芯片并設置有接口 TXDl和接口 RXDl。在本實施例中，芯片III9設置為SN65LBC184芯片并設置有接口 TXDl和接口 RXDl。在本實施例中，芯片IV 10設置為MAX232芯片。在本實施例中，芯片V 11設置為AVR-ISP芯片并設置有接口 RXD0、接口 TXDO和接口 SCX。在本實施例中，芯片VI 12設置為AVR-JTAG芯片。在本實施例中，芯片V 11和芯片VI 12設置為組成了在線編程及仿真單元。主控制器AT90CAN128集成有片內CAN控制器，并有兩路串行通訊接口，最大限度地降低了電路的復雜性，節省了 PCB面積，使該設備體積小巧攜帶方便。主控制器單元電連接MAX232芯片、SN65LBC184芯片、PL6303HX芯片、ISP芯片及JTAG芯片，并通過兩個光電隔離模塊TLP113電連接CAN收發器MCP2551芯片。電源供電可直接采用井下220V交流供電，方便電源接入，符合礦下工作實際；并采用二級隔離，隔離電壓分別為2500VAC/1MIN(其他電路供電)、1000VAC/1MIN(CAN通信接口電路供電)，能最大限度地減少外界及片上干擾，保證了數據傳輸的有效性。終端單元，具有RS232接口、RS485接口、USB接口，分別電連接主控制器的MAX232芯片、SN65LBC184芯片和PL6303HX芯片。終端單元可接入具有RS232接口、RS485接口或USB接口的外圍設備；并可用RS232接口與PC連接，對本設備進行相關的參數設置。在PC已安裝驅動程序的情況下，也可以用虛擬串口的方式通過USB接口與PC連接。總線單元，具有CAN總線接口，電連接CAN收發器MCP2551芯片，并通過一個兩腳的連接器與外部CAN總線通訊。電源單元電連接AC_DC模塊電源SPA10_220S05W和DC_DC模塊電源B0505S。在線編程及仿真單元具有在線編程及仿真器接口，電連接主控制器的AVR_ISP芯片及AVR_JTAG芯片；不僅能實現對設備的在線編程，還可以接入偉福等多種仿真器件，可方便快捷地實現工業現場的設備調測和檢修。參數管理軟件可方便地進行串口參數、CAN參數及轉換模式的設置，管理軟件可直接對設備主控制器的片上FLASH進行讀寫。本實用新型適用于RS-232及RS-485串口設備、USB設備的接入，可根據礦下作業現場情況，靈活采用不同的總線接法，快速實現數據的轉換和轉發。本實用新型具有下特點I、由于設計了芯片I 4、芯片II 8、芯片III 9和芯片IV 10，擴展了 CAN總線接口 5、RS232接口、RS485接口和USB接口，因此方便了礦井中設備通訊的要求。2、集成片內CAN控制器，體積小。 3、采用井下220交流直接供電，更方便。4、支持多種接口設備接入，多功能。5、設有二級電源隔離，抗干擾。在礦用多功能通訊協議轉換器技術領域內；凡是包含有主控制器I設置有CAN控制器、接口 USARTI、接口 USARTO、接口 TDI、接口 TDO、接口 TMS和接口 TCK，芯片IV 10設置有接口 TXDl、接口 RXDl、接口 TXDO和接口 RXD0，芯片I 4設置為通過光電隔離器I 2和光電隔離器II 3與主控制器I連接，AC-DC模塊電源7設置為通過DC-DC模塊電源6與芯片I 4連接，CAN總線接口 5設置為與芯片I 4連接，芯片II 8和芯片III 9設置為與主控制器I的接口 USARTl連接，芯片IV 10的接口 TXDl和接口 RXDl設置為與主控制器I的接口 USARTl連接，芯片IV 10的接口 TXDO和接口 RXDO設置為與主控制器I的接口 USARTO連接，在線編程及仿真單元設置為與主控制器I連接，RS232接口設置為與芯片IV 10連接，RS485接口設 置為與芯片III 9連接，USB接口設置為與芯片II 8連接的技術內容都在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是包含有主控制器(I)、光電隔離器I(2)、光電隔離器II (3)、芯片I (4)、DC-DC模塊電源(6)、AC-DC模塊電源(7)、芯片II (8)、芯片111(9)、芯片IV(10)和在線編程及仿真單元，主控制器(I)設置有CAN控制器、接口USART1、接口 USART0、接口 TDI、接口 TDO、接口 TMS 和接口 TCK,芯片IV (10)設置有接口TXD1、接口 RXD1、接口 TXDO和接口 RXD0，芯片I (4)設置為通過光電隔離器I (2)和光電隔離器II (3 )與主控制器(I)連接，AC-DC模塊電源(7 )設置為通過DC-DC模塊電源(6 )與芯片I (4)連接，CAN總線接口(5)設置為與芯片I (4)連接，芯片II (8)和芯片111(9)設置為與主控制器(I)的接口 USARTl連接，芯片IV (10)的接口 TXDl和接口 RXDl設置為與主控制器(I)的接口 USARTl連接，芯片IV (10)的接口 TXDO和接口 RXDO設置為與主控制器(I)的接口 USARTO連接，在線編程及仿真單元設置為與主控制器(I)連接，RS232接口設置為與芯片IV (10)連接，RS485接口設置為與芯片111(9)連接，USB接口設置為與芯片II (8)連接。
2.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是RS232接口設置為包含有 RS232-DB9 接口和 RS232-SIP3 接口。
3.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是主控制器(I)設置為AT90CAN128集成塊，CAN控制器設置有接口 RXDCAN和接口 TXDCAN。
4.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是芯片I(4)設置為MCP2551芯片并設置有接口 CANH和接口 CANL。
5.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是CAN總線接口(5)設置為CAN-SIP2接口器。
6.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是芯片II(8)設置為PL6303HX芯片并設置有接口 TXDl和接口 RXDI。
7.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是芯片111(9)設置為SN65LBC184芯片并設置有接口 TXDl和接口 RXDl。
8.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是芯片IV(10)設置為MAX232 芯片。
9.根據權利要求I所述的礦用多功能通訊協議轉換器；其特征是在線編程及仿真單元設置為包含有芯片V (11)和芯片VK12)，芯片V (11)設置為與主控制器(I)的接口USARTO連接，芯片VK12)設置為與主控制器(I)的接口 TDI、接口 TDO、接口 TMS和接口 TCK連接，芯片V (11)設置為AVR-ISP芯片并設置有接口 RXD0、接口 TXDO和接口 SCX，芯片VI(12)設置為AVR-JTAG芯片。
專利摘要一種礦用多功能通訊協議轉換器，包含有主控制器(1)，主控制器(1)設置有CAN控制器、接口USART1、接口USART0、接口TDI、接口TDO、接口TMS和接口TCK,芯片Ⅳ(10)設置有接口TXD1、接口RXD1、接口TXD0和接口RXD0，芯片Ⅰ(4)設置為通過光電隔離器Ⅰ(2)和光電隔離器Ⅱ(3)與主控制器(1)連接，AC-DC模塊電源(7)設置為通過DC-DC模塊電源(6)與芯片Ⅰ(4)連接，CAN總線接口(5)設置為與芯片Ⅰ(4)連接，芯片Ⅱ(8)和芯片Ⅲ(9)設置為與主控制器(1)的接口USART1連接，芯片Ⅳ(10)的接口TXD1和接口RXD1設置為與主控制器(1)的接口USART1連接，芯片Ⅳ(10)的接口TXD0和接口RXD0設置為與主控制器(1)的接口USART0連接，在線編程及仿真單元設置為與主控制器(1)連接，RS232接口設置為與芯片Ⅳ(10)連接，RS485接口設置為與芯片Ⅲ(9)連接，USB接口設置為與芯片Ⅱ(8)連接，因此方便了礦井中設備通訊的要求。
文檔編號H04L29/06GK202535390SQ201120545798
公開日2012年11月14日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者張俊凱, 張霞, 李光, 邱曾驗, 閆曉兵 申請人:泰安眾誠礦山自動化股份有限公司