專利名稱：DeviceNet總線串口服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種DeviceNet總線串口服務(wù)器，是一種協(xié)議轉(zhuǎn)換接 口，屬于現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得工業(yè)控制領(lǐng)域走向更高的技術(shù)水 平。DeviceNet總線技術(shù)是現(xiàn)場總線技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的總線之一，以 其優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)性能影響著各個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)。DeviceNet總線技術(shù)是基于 CAN總線技術(shù)的，繼承了CAN總線技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，具有著高可靠性、安 裝方便等特點(diǎn)。隨著DeviceNet通信接口的不斷出現(xiàn)，DeviceNet從從站到主站等產(chǎn) 品類型的不斷出現(xiàn)，到DeviceNet協(xié)議轉(zhuǎn)換接口的不斷出現(xiàn)，有DeviceNet 總線到Modbus總線技術(shù)的，有DeviceNet到EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換接口 產(chǎn)品，等等。而這些產(chǎn)品的出現(xiàn)都是為了現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用提供了更 高效、方便的網(wǎng)絡(luò)集成方案。將Modbus設(shè)備接入到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中是DeviceNet通信接口的主 要應(yīng)用，也是最有效果的網(wǎng)絡(luò)集成方案。目前市場上DeviceNet-Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換的接口很多，實(shí)現(xiàn)的方式也 種類繁多，都是實(shí)現(xiàn)Modbus設(shè)備接入到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的功能。根據(jù)將 Modbus設(shè)備接入到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)數(shù)分類，可以分成一對一的通信 接口、 一對多的通信接口，而一對多的通信接口中的產(chǎn)品比較少，性能 也很有限制，例如需要限制接入的Modbus設(shè)備的數(shù)目；需要限制Modbus 交換指令的數(shù)量等等。以上這些限制使得一對多的DeviceNet通信接口應(yīng)用比較繁瑣，也不夠靈活。在目前一對多的DeviceNet通信接口中，其工作原理是逐次訪問所連 接的Modbus設(shè)備，即先發(fā)送請求給第一個(gè)Modbus設(shè)備，等待Modbus設(shè) 備的響應(yīng)，獲得正確響應(yīng)之后發(fā)送訪問第二臺(tái)Modbus設(shè)備的請求，重復(fù) 第一臺(tái)Modbus設(shè)備的訪問過程， 一直到訪問所有的Modbus設(shè)備，數(shù)據(jù) 采集一個(gè)周期完成。從上面可以看出，隨著DeviceNet通信接口所連接 的Modbus設(shè)備的增多，其采集Modbus設(shè)備數(shù)據(jù)的周期變得越來越長， 對于最后訪問的Modbus設(shè)備，其數(shù)據(jù)的更新速度較慢，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性得 不到保證。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種DeviceNet總線串口服務(wù)器，該串口 服務(wù)器為了解決DeviceNet通信接口一對多功能使得采集Modbus設(shè)備的 數(shù)據(jù)其周期變長，最后一臺(tái)Modbus設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不高的問題，從而 避免了逐次訪問的數(shù)據(jù)采集過程。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是DeviceNet總線串口 服務(wù)器采用DeviceNet總線從站技術(shù)、串口擴(kuò)展技術(shù)、信息配置技術(shù)；DeviceNet總線串口服務(wù)器包括CPU模塊、串口擴(kuò)展模塊、信息配置 模塊、DeviceNet模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊、指示燈與數(shù)碼管顯示 模塊。CPU模塊與其他各個(gè)模塊相連，協(xié)調(diào)與控制各個(gè)模塊的工作。CPU模 塊與串口擴(kuò)展模塊相連，實(shí)現(xiàn)串口通道的參數(shù)設(shè)置與收發(fā)控制；串口擴(kuò) 展模塊與電平轉(zhuǎn)換模塊相連，實(shí)現(xiàn)RS485電平信號的轉(zhuǎn)換；信息配置模 塊與CPU核心模塊相連，完成上位機(jī)配置軟件的配置信息的下載與上傳； DeviceNet模塊與CPU核心模塊相連，實(shí)現(xiàn)DeviceNet從站功能；指示燈 與數(shù)碼管顯示模塊與CPU核心模塊相連，指示串口服務(wù)器的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型的有益效果本本實(shí)用新型的用新型是一種并發(fā)訪問串
口設(shè)備的DeviceNet通信接口，并且具有連接8臺(tái)串口設(shè)備的能力，具 有完全意義上的一對多。8個(gè)獨(dú)立的串口通道，使得連接的串口設(shè)備類型 沒有限制，采用的通信波特率可以不同，最主要的是使得完成8臺(tái)串口 設(shè)備數(shù)據(jù)采集的周期縮短，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。同時(shí)， 一對多功能的 實(shí)現(xiàn)，降低了 DeviceNet通信接口在應(yīng)用過程中的成本，具有實(shí)際的經(jīng) 濟(jì)價(jià)值。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作比較詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器系統(tǒng)框圖2為本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的串口擴(kuò)展電路示意
圖3為本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的串口擴(kuò)展組件電路 原理圖4為本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的信息配置模塊電路
圖5為本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的電源模塊電路圖。
具體實(shí)施方式

參照圖1，這是本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器系統(tǒng)框圖。 如圖所示，本串口服務(wù)器包括CPU模塊1、串口擴(kuò)展模塊2、信息配
置模塊3、 DeviceNet模塊4、電平轉(zhuǎn)換模塊5、龜源模塊6、指示燈與數(shù)
碼管顯示模塊7。
CPU模塊與其他各個(gè)模塊相連，協(xié)調(diào)與控制各個(gè)模塊的工作。其具體 連接與作用是CPU模塊與串口擴(kuò)展模塊相連，實(shí)現(xiàn)串口通道的參數(shù)設(shè)置 與收發(fā)控制；串口擴(kuò)展模塊與電平轉(zhuǎn)換模塊相連，實(shí)現(xiàn)RS485電平信號的轉(zhuǎn)換；信息配置模塊與CPU核心模塊相連，完成上位機(jī)配置軟件的配 置信息的下載與上傳；DeviceNet模塊與CPU核心模塊相連，實(shí)現(xiàn) DeviceNet從站功能；指示燈與數(shù)碼管顯示模塊與CPU核心模塊相連，指
示串口服務(wù)器的工作狀態(tài)。
所述的CPU模塊，選用的微處理器是LPC2292內(nèi)置CAN控制器，因 此外圍的DeviceNet接口電路CAN收發(fā)器采用3. 3V的SN65HVD230D。其 功用是協(xié)調(diào)與控制各個(gè)模塊的工作。
參照圖2，這是本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的串口擴(kuò)展 模塊電路圖。
如圖所示，采用異步串口組件TL16C554AI進(jìn)行串口的擴(kuò)展。 DeviceNet總線串口服務(wù)器，具有8路獨(dú)立的串口通道，因此，其串口的 擴(kuò)展使用了 2片TL16C554AI及相關(guān)電路。RS485電平轉(zhuǎn)換電路采用3. 3V 的直流電壓，降低硬件電路的功耗。
串口擴(kuò)展最核心的就是如何處理各個(gè)串口通道的中斷。 經(jīng)過理論計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)，在處理完其他中斷數(shù)據(jù)的過程中，沒有數(shù) 據(jù)溢出串口擴(kuò)展芯片的FIFO緩沖區(qū)。TL16C554串口擴(kuò)展組件其FIFO緩 沖區(qū)的大小是16字節(jié)，設(shè)置FIFO的觸發(fā)深度為8字節(jié)，當(dāng)發(fā)生多個(gè)串 口通道的中斷，處理完所有的中斷時(shí)，任何一個(gè)串口通道沒有數(shù)據(jù)溢出 FIFO緩沖區(qū)。所以串口擴(kuò)展采用了基于或邏輯的串口擴(kuò)展技術(shù)。
具體實(shí)現(xiàn)為將2片TL16C554的各個(gè)通道的中斷信號通過或邏輯電 路連接到微處理器的外部中斷0 (INTO),并且將各個(gè)串口通道的中斷信 號與微處理器的10 口線相連接，用來判斷產(chǎn)生中斷的串口通道。
參照圖3，這是本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的CAN收發(fā) 器接口電路圖。
如圖所示，由于DeviceNet是基于CAN總線的，DeviceNet的接口模塊包括CAN收發(fā)器接口電路、CAN控制器，本實(shí)用新型選用的微處理器是 LPC2292內(nèi)置CAN控制器，因此外圍的DeviceNet接口電路CAN收發(fā)器采 用3. 3V的SN65HVD230D。
參照圖4，這是本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的信息配置 模塊電路圖。
如圖所示，信息配置模塊采用RS232接口，直接與電腦的串口相連 即可。
參照圖5，這是本實(shí)用新型的DeviceNet總線串口服務(wù)器的電源模塊 電路圖。
如圖所示，電源模塊是本實(shí)用新型各個(gè)模塊都需要的，總體功耗估 算為3W。電壓種類有3. 3VDC， 1.8VDC兩種，半導(dǎo)體的LM25010電源轉(zhuǎn)換 芯片，使得輸出5VDC,通過LDO轉(zhuǎn)換電壓至所需要的電壓范圍。
權(quán)利要求1、一種DeviceNet總線串口服務(wù)器，其特征在于其包括CPU模塊(1)、串口擴(kuò)展模塊(2)、信息配置模塊(3)、DeviceNet模塊(4)、電平轉(zhuǎn)換模塊(5)、電源模塊(6)、指示燈與數(shù)碼管顯示模塊(7)；其具體連接與作用是CPU模塊與串口擴(kuò)展模塊相連，實(shí)現(xiàn)串口通道的參數(shù)設(shè)置與收發(fā)控制；串口擴(kuò)展模塊與電平轉(zhuǎn)換模塊相連，實(shí)現(xiàn)RS485電平信號的轉(zhuǎn)換；信息配置模塊與CPU核心模塊相連，完成上位機(jī)配置軟件的配置信息的下載與上傳；DeviceNet模塊與CPU核心模塊相連，實(shí)現(xiàn)DeviceNet從站功能；指示燈與數(shù)碼管顯示模塊與CPU核心模塊相連，指示串口服務(wù)器的工作狀態(tài)。
2、 如權(quán)利要求1所述的DeviceNet總線串口服務(wù)器，其特征在于 所述的CPU模塊(l)，其微處理器是LPC2292內(nèi)置CAN控制器，外圍的 DeviceNet接口電路CAN收發(fā)器，采用3. 3V的SN65HVD230D。
3、 、如權(quán)利要求l所述的DeviceNet總線串口服務(wù)器，其特征在于 所述的串口擴(kuò)展模塊，采用異步串口組件TL16C554AI進(jìn)行串口的擴(kuò)展， 具有8路獨(dú)立的串口通道，其串口的擴(kuò)展使用了 2片TL16C554AI及相關(guān) 電路，RS485電平轉(zhuǎn)換電路采用1 3V的直流電壓。
4、 如權(quán)利要求l所述的DeviceNet總線串口服務(wù)器，其特征在于 所述的信息配置模塊，采用RS232接口，直接與電腦的串口相連。
5、 如權(quán)利要求1所述的DeviceNet總線串口服務(wù)器，其特征在于 所述的電源模塊，電源是各個(gè)模塊都需要的，電壓有3. 3VDC， 1.8VDC兩 種，采用半導(dǎo)體LM25010電源轉(zhuǎn)換芯片，輸出5VDC，通過LDO轉(zhuǎn)換電壓 至所需要的電壓。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種DeviceNet總線串口服務(wù)器，用于解決DeviceNet通信接口一對多采集數(shù)據(jù)其周期過長，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不高的問題，其特征在于其包括CPU模塊(1)、串口擴(kuò)展模塊(2)、信息配置模塊(3)、DeviceNet模塊(4)、電平轉(zhuǎn)換模塊(5)、電源模塊(6)、指示燈與數(shù)碼管顯示模塊(7)；其具體連接與作用是CPU模塊與串口擴(kuò)展模塊相連，實(shí)現(xiàn)串口通道的參數(shù)設(shè)置與收發(fā)控制；串口擴(kuò)展模塊與電平轉(zhuǎn)換模塊相連，實(shí)現(xiàn)RS485電平信號的轉(zhuǎn)換；信息配置模塊與CPU核心模塊相連，完成上位機(jī)配置軟件的配置信息的下載與上傳；DeviceNet模塊與CPU核心模塊相連，實(shí)現(xiàn)DeviceNet從站功能；指示燈與數(shù)碼管顯示模塊與CPU核心模塊相連，指示串口服務(wù)器的工作狀態(tài)。
文檔編號H04L12/40GK201167334SQ200720198878
公開日2008年12月17日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者成 應(yīng), 偉 王 申請人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司