專利名稱：工業(yè)onu設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工業(yè)ONU設(shè)備，屬于工業(yè)通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題越來越突出。因此，工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備和控制裝置需要有一種雙向互聯(lián)的通信技術(shù)連接到一起。儀表設(shè)備智能化的提高和工業(yè)過程控制的不斷發(fā)展.需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)類型越來越多。工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸對高速、多樣、帶寬、實時及穩(wěn)定性提出了更高的要求，而現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)無法滿足這些要求。同時工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境苛刻，噪聲、電磁干擾嚴(yán)重，易于出現(xiàn)由靜電干擾引起的設(shè)備的運行故障。放電噪聲使得設(shè)備極易發(fā)生靜電危害，甚至損壞設(shè)備。工廠生產(chǎn)過程的連續(xù)性需要較低的故障率，因此工業(yè)設(shè)備需要具備防靜電的能力。新型的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)一無源光以太網(wǎng)(Ethernet Passive Optical Network,EPON)，主要由光線路終端(OLT)和光節(jié)點(ONU)通過光纖連接。因此具有傳輸頻帶寬、傳輸容量大、抗電磁干擾能力強、中繼器無源易于與以太網(wǎng)技術(shù)融合等特點。將EPON應(yīng)用于工業(yè)通信中，使工業(yè)網(wǎng)絡(luò)同時具有光纖通信、高傳輸帶寬和實時性的優(yōu)勢，從而滿足更高實時性的要求。然而，現(xiàn)有的ONU通信設(shè)備存在成本高的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有的ONU通信設(shè)備存在成本高、實時性差、容易產(chǎn)生靜電的問題，提出了一種低成本的、高實時性的、具有防靜電功能的工業(yè)ONU設(shè)備。本實用新型所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:包括主控模塊、輔控模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、光纖收發(fā)模塊、輔助模塊、第一調(diào)試模塊、SPI總線模塊、RS232串口模塊、網(wǎng)口模塊以及串口保護(hù)模塊，所述的主控模塊分別與所述的輔控模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、光纖收發(fā)模塊、輔助模塊以及第一調(diào)試模塊信號連接；所述的串并轉(zhuǎn)換模塊分別與所述的數(shù)據(jù)緩存模塊、光纖收發(fā)模塊相連；所述的輔控模塊分別與所述的RS232串口模塊、網(wǎng)口模塊和SPI總線模塊信號連接；所述的電源模塊除了與所述的主控模塊相連外，還分別與所述的數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、輔控模塊和網(wǎng)口模塊相連。所述的主控模塊采用FPGA芯片；所述的輔控模塊采用ARM芯片。所述的輔助模塊包括觸發(fā)開關(guān)和指示ONU工作狀態(tài)的LED燈。所述的第一調(diào)試模塊采用JTAG調(diào)控模塊。所述網(wǎng)口模塊包括百兆的以太網(wǎng)控制芯片、具有隔離變壓器和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示LED的網(wǎng)絡(luò)連接接口、網(wǎng)口保護(hù)模塊，且所述的以太網(wǎng)控制芯片、網(wǎng)絡(luò)連接接口和網(wǎng)口保護(hù)模塊兩兩相連。所述的以太網(wǎng)控 制芯片采用百兆的以太網(wǎng)控制芯片DM9000。[0011]所述的網(wǎng)絡(luò)連接接口采用RJ-45接口 ；所述的網(wǎng)口保護(hù)模塊采用SRV05-4。所述的電源模塊由電源接口、電源保護(hù)模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成，且所述的電平轉(zhuǎn)換模塊分別與主控模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、輔控模塊和以太網(wǎng)控制芯片相連。所述的電源保護(hù)模塊采用瞬態(tài)電壓抑制器TVS管和自恢復(fù)保險絲PPTC構(gòu)成。所述的串口保護(hù)模塊采用LT-BV15C。本實用新型的工作原理是:首先，外接電源經(jīng)過電源模塊的電平轉(zhuǎn)換模塊后，將+5V電平轉(zhuǎn)換成+3.3，+2.5V，+1.2V后提供主控模塊、輔控模塊、以太網(wǎng)控制芯片、數(shù)據(jù)緩存模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊等工作時所需的正常工作電壓從而保證各個芯片可靠運行，而電源保護(hù)模塊完成各個芯片的電壓電流保護(hù)功能，防止發(fā)生靜電感應(yīng)時產(chǎn)生的瞬間電壓過大將芯片損壞；然后從工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備和控制裝置采集的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)控制芯片，以太網(wǎng)控制芯片再將從網(wǎng)絡(luò)上接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷o控模塊，經(jīng)過輔控模塊的數(shù)據(jù)再傳輸?shù)街骺啬K，主控模塊得到的數(shù)據(jù)一方面?zhèn)鬏數(shù)綌?shù)據(jù)緩存模塊，經(jīng)過數(shù)據(jù)緩存模塊將主控模塊要發(fā)送的數(shù)據(jù)緩存、等待發(fā)送傳到串并轉(zhuǎn)換模塊，串并轉(zhuǎn)換模塊將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成低壓差分信號(LVDS)送給光纖收發(fā)模塊，同時將光纖過來的LVDS信號轉(zhuǎn)成成并行數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常收發(fā)，而串并轉(zhuǎn)換模塊接收數(shù)據(jù)后也可將數(shù)據(jù)的緩存后存送入主控模塊，將數(shù)據(jù)回饋到輔控模塊，完成數(shù)據(jù)的交換后將數(shù)據(jù)重新返回到以太網(wǎng)控制芯片中，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸出去,數(shù)據(jù)緩存模塊協(xié)助主控模塊完成相應(yīng)的協(xié)議的轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀與控制幀的解析、完成OLT控制幀的應(yīng)答及上行數(shù)據(jù)緩存隊列的上報，同時完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)控制和串口的通信控制；輔助模塊實現(xiàn)特定信號的開關(guān)控制以及ONU工作狀態(tài)的指示；SPI總線模塊對輔控模塊的初始化和調(diào)試功能；RS232串口模塊實現(xiàn)串口信號的收發(fā)，完成設(shè)備的低級配置和管理；串口保護(hù)模塊為RS232串口的靜電保護(hù)模塊；網(wǎng)絡(luò)連接接口實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的指示。本實用新型的有益效果是:將ONU應(yīng)用于工業(yè)通信中替代現(xiàn)有工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，具有更高的實時性、帶寬和抗·干擾性；采用能夠高速并行處理大量數(shù)據(jù)的FPGA主控芯片和低端ARM，同時許多功能在其內(nèi)部用軟件實現(xiàn)，從而大大減少了硬件成本；具有防靜電保護(hù)功能，在復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場能夠很好地應(yīng)用而不會損壞芯片電路從而保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型參照附圖:本實用新型所述的工業(yè)ONU設(shè)備，包括主控模塊1、輔控模塊2、電源模塊3、數(shù)據(jù)緩存模塊4、串并轉(zhuǎn)換模塊5、光纖收發(fā)模塊6、輔助模塊7、第一調(diào)試模塊8、SPI總線模塊9、RS232串口模塊10、網(wǎng)口模塊11以及串口保護(hù)模塊12，所述的主控模塊I分別與所述的輔控模塊2、電源模塊3、數(shù)據(jù)緩存模塊4、串并轉(zhuǎn)換模塊5、光纖收發(fā)模塊6、輔助模塊7以及第一調(diào)試模塊8信號連接；所述的串并轉(zhuǎn)換模塊5分別與所述的數(shù)據(jù)緩存模塊4、光纖收發(fā)模塊6相連；所述的輔控模塊2分別與所述的RS232串口模塊10、網(wǎng)口模塊11和SPI總線模塊9信號連接；所述的電源模塊3除了與所述的主控模塊I相連外，還分別與所述的數(shù)據(jù)緩存模塊4、串并轉(zhuǎn)換模塊5、輔控模塊2和網(wǎng)口模塊11相連。 所述的主控模塊I采用FPGA芯片；所述的輔控模塊2采用ARM芯片。所述的輔助模塊7包括觸發(fā)開關(guān)和指示ONU工作狀態(tài)的LED燈。所述的第一調(diào)試模塊8采用JTAG調(diào)控模塊。所述網(wǎng)口模塊11包括百兆的以太網(wǎng)控制芯片111、具有隔離變壓器和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示LED的網(wǎng)絡(luò)連接接口 112、網(wǎng)口保護(hù)模塊113，且所述的以太網(wǎng)控制芯片111、網(wǎng)絡(luò)連接接口 112和網(wǎng)口保護(hù)模塊113兩兩相連。所述的以太網(wǎng)控制芯片111采用百兆的以太網(wǎng)控制芯片DM9000。所述的網(wǎng)絡(luò)連接接口 112采用RJ-45接口 ；所述的網(wǎng)口保護(hù)模塊113采用SRV05-4。 所述的電源模塊3由電源接口 31、電源保護(hù)模塊32和電平轉(zhuǎn)換模塊33構(gòu)成，且所述的電平轉(zhuǎn)換模塊33分別與主控模塊1、數(shù)據(jù)緩存模塊4、串并轉(zhuǎn)換模塊5、輔控模塊2和以太網(wǎng)控制芯片111相連。所述的電源保護(hù)模塊32采用瞬態(tài)電壓抑制器TVS管和自恢復(fù)保險絲PPTC構(gòu)成。所述的串口保護(hù)模塊12采用LT-BV15C。本實用新型的工作原理是:首先，外接電源經(jīng)過電源模塊3的電平轉(zhuǎn)換模塊33后，將+5V電平轉(zhuǎn)換成+3.3,+2.5V，+1.2V后提供主控模塊1、輔控模塊2、以太網(wǎng)控制芯片111、數(shù)據(jù)緩存模塊4和串并轉(zhuǎn)換模塊5等工作時所需的正常工作電壓從而保證各個芯片可靠運行，而電源保護(hù)模塊32完成各個芯片的電壓電流保護(hù)功能，防止發(fā)生靜電感應(yīng)時產(chǎn)生的瞬間電壓過大將芯片損壞；然后從工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備和控制裝置采集的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)控制芯片111，以太網(wǎng)控制芯片111再將從網(wǎng)絡(luò)上接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷o控模塊2，經(jīng)過輔控模塊2的數(shù)據(jù)再傳輸?shù)街骺啬K1，主控模塊I得到的數(shù)據(jù)一方面?zhèn)鬏數(shù)綌?shù)據(jù)緩存模塊4，經(jīng)過數(shù)據(jù)緩存模塊4將主控模塊I要發(fā)送的數(shù)據(jù)緩存、等待發(fā)送傳到串并轉(zhuǎn)換模塊5，串并轉(zhuǎn)換模塊5將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成低壓差分信號(LVDS)送給光纖收發(fā)模塊6，同時將光纖過來的LVDS信號轉(zhuǎn)成成并行數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常收發(fā)，而串并轉(zhuǎn)換模塊5接收數(shù)據(jù)后也可將數(shù)據(jù)的緩存后存送入主控模塊1，將數(shù)據(jù)回饋到輔控模塊2，完成數(shù)據(jù)的交換后將數(shù)據(jù)重新返回到以太網(wǎng)控制芯片111中，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸出去，數(shù)據(jù)緩存模塊4協(xié)助主控模塊I完成相應(yīng)的協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀與控制幀的解析、完成OLT控制幀的應(yīng)答及上行數(shù)據(jù)緩存隊列的上報，同時完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)控制和串口的通信控制；輔助模塊7實現(xiàn)特定信號的開關(guān)控制以及ONU工作狀態(tài)的指示；SPI總線模9塊對輔控模塊2的初始化和調(diào)試功能；RS232串口模塊10實現(xiàn)串口信號的收發(fā)，完成設(shè)備的低級配置和管理；串口保護(hù)模塊為RS232串口的靜電保護(hù)模塊；網(wǎng)絡(luò)連接接口 112實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的指
/Jn ο本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1.工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:包括主控模塊、輔控模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、光纖收發(fā)模塊、輔助模塊、第一調(diào)試模塊、SPI總線模塊、RS232串口模塊、網(wǎng)口模塊以及串口保護(hù)模塊，所述的主控模塊分別與所述的輔控模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、光纖收發(fā)模塊、輔助模塊以及第一調(diào)試模塊信號連接；所述的串并轉(zhuǎn)換模塊分別與所述的數(shù)據(jù)緩存模塊、光纖收發(fā)模塊相連；所述的輔控模塊分別與所述的RS232串口模塊、網(wǎng)口模塊和SPI總線模塊信號連接；所述的電源模塊除了與所述的主控模塊相連外，還分別與所述的數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、輔控模塊和網(wǎng)口模塊相連。
2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的主控模塊采用FPGA芯片；所述的輔控模塊采用ARM芯片。
3.如權(quán)利要求2所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的輔助模塊包括觸發(fā)開關(guān)和指示ONU工作狀態(tài)的LED燈。
4.如權(quán)利要求3所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的第一調(diào)試模塊采用JTAG調(diào)控豐吳塊。
5.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述網(wǎng)口模塊包括百兆的以太網(wǎng)控制芯片、具有隔離變壓器和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示LED的網(wǎng)絡(luò)連接接口、網(wǎng)口保護(hù)模塊，且所述的以太網(wǎng)控制芯片、網(wǎng)絡(luò)連接接口和網(wǎng)口保護(hù)模塊兩兩相連。
6.如權(quán)利要求5所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的以太網(wǎng)控制芯片采用百兆的以太網(wǎng)控制芯片DM9000。
7.如權(quán)利要求5所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的網(wǎng)絡(luò)連接接口采用RJ-45接口 ；所述的網(wǎng)口保護(hù)模塊采用SRV05-4。
8.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的電源模塊由電源接口、電源保護(hù)模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊構(gòu) 成，且所述的電平轉(zhuǎn)換模塊分別與主控模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、輔控模塊和以太網(wǎng)控制芯片相連。
9.如權(quán)利要求8所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的電源保護(hù)模塊采用瞬態(tài)電壓抑制器TVS管和自恢復(fù)保險絲PPTC構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求8所述的工業(yè)ONU設(shè)備，其特征在于:所述的串口保護(hù)模塊采用LT-BVI5C。
專利摘要工業(yè)ONU設(shè)備，包括主控模塊、輔控模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、光纖收發(fā)模塊、輔助模塊、第一調(diào)試模塊、SPI總線模塊、RS232串口模塊、網(wǎng)口模塊以及串口保護(hù)模塊，所述的主控模塊分別與輔控模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、光纖收發(fā)模塊、輔助模塊以及第一調(diào)試模塊連接；所述的串并轉(zhuǎn)換模塊分別與數(shù)據(jù)緩存模塊、光纖收發(fā)模塊相連；所述的輔控模塊分別與RS232串口模塊、網(wǎng)口模塊和SPI總線模塊連接；所述的電源模塊除了與主控模塊相連外，還分別與數(shù)據(jù)緩存模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、輔控模塊和網(wǎng)口模塊相連。本實用新型的有益效果是實時性高、帶寬和抗干擾性強；減少了硬件成本；具有防靜電保護(hù)功能。
文檔編號H04B10/25GK203104451SQ20132006596
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者金燕, 劉彥敏, 解振方, 何海力, 蔚慶高, 何萍, 李玉, 王威 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)