一种通用性Ethernet/IP通信接口装置

1.一种通用性Ethernet/IP通信接口装置，其特征在于该装置采用双层板模块化设计，包括微处理器核心板模块和底板模块两部分组成；
微处理器核心板模块，由微处理器以及分别与微处理器双向连接的SDRAM电路和FLASH电路构成；
所述底板模块包括：
核心板接口电路，底板模块通过核心板接口电路与微处理器核心板模块中的微处理器双向连接，使微处理器核心板模块与底板模块相连构成一个整体；
以太网电路：与Ethernet/IP网络双向连接，同时通过核心板接口电路与微处理器核心板模块双向连接；
外部数据交换电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块双向连接，同时通过接口电路与外部设备双向连接；
指示电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块连接；
电源电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块连接，并经过接口电路与外部设备连接；
复位电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块连接，同时经过接口电路连接外部设备；
接口电路：通过接口电路为外部设备提供标准电路接口，使通信接口装置能够与任意满足接口电路规范的外部设备互联。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的与微处理器核心板模块双向相连的核心板接口电路包括2组36X2和两组16X2的间距2.0mm的标准接插器件。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的与核心板接口电路双向相连的以太网电路包括：以太网网控制器DM9000，通过核心板接口电路与微处理器核心板模块中微处理器的数据端口双向连接，DM9000与网络滤波器H1102NL双向连接，以太网接口器件RJ45与所述网络滤波器双向连接，为通信接口装置接入以太网提供接口电路，3.3V电源与地信号通过电容、电感电路为以太网电路提供模拟电源与模拟地信号。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的与核心板接口电路双向相连的外部数据交换电路包括：双口RAM芯片的左端数据总线与电平转换芯片SN74LVC4245的B端数据总线双向连接，电平转换芯片SN74LVC4245的A端数据总线与微处理器的数据总线双向连接，用以双口RAM芯片与微处理器之间交换数据，微处理器的nGCS5与LnWE引脚分别与电平转换芯片SN74LVC4245的片选引脚 和方向引脚DIR相连，用以控制电平转换芯片的工作逻辑，双口RAM右端的地址总线、数据总线和控制总线通过接口电路与外部设备互联，由外部设备提供地址、数据和逻辑控制信号。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的与核心板接口电路单向相连的指示电路包括：4个并联的LED灯，各支路LED灯通过限流电阻及核心板接口电路与微处理器核心板模块中的微处理器单向连接。
6.如权利要求1所述的所述的装置，其特征在于所述的电源电路包括：采用5V供电，经可带载1.5A的低压差线性稳压源AS1117AR-3.3芯片稳压，通过指示灯POWERRED为通信接口装置提供电源指示。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述与核心板接口电路单向相连的复位电路包括：复位芯片MAX811，复位芯片MAX811的输入端与接口电路相连，由外部设备提供复位逻辑信号，复位芯片MAX811的输出端通过核心板接口电路与微处理器核心板模块中的微处理器相连，当有外部设备触发复位逻辑信号时为微处理器提供复位能力。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于所述外部设备交换电路、复位电路和指示电路相连的接口电路包括：标准2.0mm间距的14X2针插针器件，用以外部设备与通信接口装置进行数据交换，由外部设备为通信接口装置提供电源，由外部设备提供复位逻辑信号驱动通信接口装置的复位电路，通过核心板接口电路与微处理器核心板模块中的微处理器的串行口引脚相连，用以通信接口装置与PC机进行串行通信交换数据进行固件升级。

一种通用性Ethernet/IP通信接口装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及工业网络通信技术领域，特别是涉及一种具有广泛通用性的Ethernet/IP通信接口装置。\n背景技术\n[0002] 近年来工业自动化控制系统向着智能化、信息化、网络化方向发展。目前在所有的网络技术中，基于TCP/IP协议的以太网技术已经成为事实上的标准网络，将标准TCP/IP以太网延伸到工业实时控制领域，与通用工业协议CIP(Common Industrial Protocol)相结合，就形成了工业以太网Ethernet/IP。\n[0003] 由于Ethernet/IP发展时间不长，在我国更是刚刚起步，因此Ethernet/IP在我国的推广面临着种种问题，开发成本高、专业的技术人员严重匮乏等等制约着Ethernet/IP的发展。\n[0004] 传统的非工业以太网设备集成进入工业以太网不仅需要将庞大的工业以太网通信协议代码嵌入进设备的软件控制系统，甚至要大量改变设备的设计结构，改造技术复杂且成本很高，不利于工业设备与工业以太网的集成。\n[0005] 目前还没有出现具备通用性Ethernet/IP通信接口装置，使其可以与任意满足接口电路1027规范的外部设备互联。\n实用新型内容\n[0006] 本实用新型的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种通用性Ethernet/IP通信接口装置，采用双层板模块化设计，使其具有广泛的通用性，可以与任意具有规范接口电路的外部设备进行互联，并通过指示电路反映当前通信接口装置的工作情况，方便工作人员进行装置的故障监控和排查。\n[0007] 本实用新型提供的通用性Ethernet/IP通信接口装置，该装置采用双层板模块化设计，包括微处理器核心板模块和底板模块两部分组成；\n[0008] 微处理器核心板模块，由微处理器以及分别与微处理器双向连接的SDRAM电路和FLASH电路构成；\n[0009] 所述底板模块包括：\n[0010] 核心板接口电路，底板模块通过核心板接口电路与微处理器核心板模块中的微处理器双向连接，使微处理器核心板模块与底板模块相连构成一个整体；\n[0011] 以太网电路：与Ethernet/IP网络双向连接，同时通过核心板接口电路与微处理器核心板模块双向连接；\n[0012] 外部数据交换电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块双向连接，同时通过接口电路与外部设备双向连接；\n[0013] 指示电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块连接；\n[0014] 电源电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块连接，并经过接口电路与外部设备连接；\n[0015] 复位电路：通过核心板接口电路与微处理器核心板模块连接，同时经过接口电路连接外部设备；\n[0016] 接口电路：通过接口电路为外部设备提供标准电路接口，使通信接口装置能够与任意满足接口电路规范的外部设备互联。\n[0017] 本实用新型的优点和有益效果：\n[0018] 由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种通用性Ethernet/IP通用通信接口装置，采用双层板模块化设计，其可以与任意满足接口电路1027规范，即具有2.00mm标准间距的14X2针接口插槽的外部设备进行互联交换Ethernet/IP网络数据，具有广泛的通用性，方便安装调试，并提供工作状态提示，方便维护人员进行装置的故障监控和排查，当故障排除后装置自动恢复正常工作，具有重大的实际意义。\n附图说明\n[0019] 图1为本实用新型提供的一种通用性Ethernet/IP通用通信接口装置的总体结构图；\n[0020] 图2为图1微处理器核心板模块101中微处理器1011S3C2440电路图；\n[0021] 图3为图1微处理器核心板模块101中FLASH1013电路的电路图；\n[0022] 图4为图1微处理器核心板模块101中SDRAM1012电路的电路图；\n[0023] 图5为图1底板模块102中核心板接口电路1021；\n[0024] 图6为图1底板模块102中以太网电路1022的电路图；\n[0025] 图7为图1底板模块102中外部数据交换电路1023的电路图；\n[0026] 图8为图1底板模块102中指示电路1024的电路图；\n[0027] 图9为图1底板模块102中电源电路1025的电路图；\n[0028] 图10为图1底板模块102中复位电路1026的电路图；\n[0029] 图11为图1底板模块102中接口电路1027的电路图。\n[0030] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型进行说明。\n具体实施方式\n[0031] 图1为本实用新型提供的一种通用性Ethernet/IP通信接口装置的总体结构图。\n[0032] 参见图1，本实用新型提供的通用性Ethernet/IP通信接口装置采用双层板模块化设计，包括，微处理器核心板模块101和底板模块102两部分，其中，\n[0033] 微处理器核心板模块101：\n[0034] 由微处理器1011、以及分别与微处理器1011双向连接的SDRAM电路1012和FLASH电路1013构成；所述的微处理器核心板模块用于接收发送并分析处理Ethernet/IP工业以太网和外部设备的数据信息，为底板模块中的指示电路提供指示逻辑信号，以及固化系统信息，并为整个装置提供软件支持；\n[0035] 底板模块102，包括：\n[0036] 核心板接口电路1021：底板模块通过核心板接口电路与微处理器核心板模块101中的微处理器1011双向连接，使微处理器核心板模块101与底板模块102相连构成一个整体；\n[0037] 以太网电路1022：与Ethernet/IP网络双向连接，同时通过核心板接口电路1021与微处理器核心板模块101双向连接，通过以太网电路1022，用于微处理器核心板模块101与Ethernet/IP网络进行信息交互，交换Ethernet/IP网络数据；\n[0038] 外部数据交换电路1023：通过核心板接口电路1021与微处理器核心板模块双向连接，同时通过接口电路1027与外部设备双向连接，通过外部数据交换电路1023使微处理器核心板模块101与外部设备进行通信，交换外部数据；\n[0039] 指示电路1024：通过核心板接口电路1021与微处理器核心板模块连接，由微处理器核心板模块101提供指示逻辑信号，通过指示电路1024指示当前通信接口装置的工作状态，当通信模块工作异常的时候指示电路发出异常显示，异常恢复后显示恢复正常；\n[0040] 电源电路1025：通过核心板接口电路1021与微处理器核心板模块连接，并经过接口电路1027与外部设备连接，通过电源电路1025，为通信接口装置提供稳定电源；\n[0041] 复位电路1026：通过核心板接口电路1021与微处理器核心板模块连接，同时经过接口电路1027连接外部设备，通过复位电路1026，为通信接口装置提供复位功能，复位电路1026根据外部设备发出的复位命令信号给于微处理器核心板模块101中的微处理器\n1011复位逻辑信号，复位信号被触发后，通信接口装置将重新启动。\n[0042] 接口电路1027：通过接口电路1027，为外部设备提供标准电路接口，使通信接口装置能够与任意满足接口电路1027规范的外部设备互联，即插即用，便于安装调试。\n[0043] 本实用新型装置涉及的各单元电路的具体结构如下：\n[0044] 微处理器核心板模块101\n[0045] 微处理器1011，参见图2，采用基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器S3C2440A，用于向底板模块102采集和下发Ethernet/IP数据和外部设备数据，接收来自底板模块102的复位电路1026的复位信号，向底板模块102的指示电路1024提供逻辑指示信号反映当前通信接口装置的工作状态，初始化软件协议栈完成通信接口装置所有的软件处理任务；\n[0046] FLASH电路1013，参见图3，通过数据总线和控制总线与微处理器双向连接，；\n[0047] SDRAM电路1012，参见图4，通过地址总线、数据总线和控制总线与处理器双向连接；\n[0048] 底板模块102：\n[0049] 核心板接口电路1021，参见图5，包括2组36X2和两组16X2的间距2.0mm的标准接插器件，使得微处理器核心板模块101与底板模块102双向连接，电气特性以及物理特性上构成一个整体；\n[0050] 以太网电路1022，参见图6以太网电路1022的接口电路图，包括：以太网控制器DM9000与微处理器1011通过数据总线和控制总线双向连接，向Ethernet/IP工业以太网发送符合Ethernet/IP协议的报文；以太网控制器与网络滤波器H1102NL双向连接交换数据，以太网接口电路器件RJ45与网络滤波器H1102NL双向连接交换数据，提供以太网物理接口，3.3V电源与地信号通过电容、电感电路为以太网电路提供模拟电源与模拟地信号。\n[0051] 外部数据交换电路1023，参见图7，与微处理器1011双向连接，用于接收微处理器\n1011下发的数据给外部设备，并将来自外部设备的数据发送给微处理器1011；\n[0052] 图7所示外部数据交换电路1023，采用8位数据位5V供电电压的双口RAM提供通信接口装置与应用设备之间的数据共享空间，微处理器1011的nGCS5引脚作为共用的片选线与电平转换芯片SN74LVC4245的 引脚和双口RAM的 引脚相连，只有当片选线为低电平选中它们的时候才允许元件工作。微处理器1011的8位数据线通过电平转换芯片SN74LVC4245与双口RAM的数据线相连，微处理器1011的LnWE引脚作为写信号控制线与双口RAM的 引脚和电平转换芯片的DIR引脚相连。微处理器1011的LnOE引脚作为读控制线与双口RAM的 引脚相连。微处理器1011的地址总线与双口RAM的10位地址总线相连。双口RAM的中断 引脚和 引脚与微处理器1011的nWAIT和EINT9引脚相连。\n[0053] 双口RAM的中断INT引脚以及繁忙BUSY引脚为开漏输出，因此在实际应用时要为它们外接上拉电阻， 引脚为微处理器1011提供外部中断源， 引脚为微处理器\n1011提供插入等待信号。\n[0054] 指示电路1024，参见图8，与微处理器1011单向连接，用于指示当前通信模块的工作状态，由微处理器1011根据当前通信模块的工作状态向指示电路1024发出指示逻辑信号。\n[0055] 电源电路1025，如图9所示，采用5V供电，包括有电源开关和指示灯，经可带载\n1.5A的低压差线性稳压源AS1117AR-3.3芯片稳压，通过电源指示灯POWERRED为通信接口装置提供电源指示。\n[0056] 复位电路1026，参见图10，与微处理器1011单向连接，用于复位通信接口装置。\n[0057] 接口电路1027，参见图11，与外部设备双向连接，用于通信接口装置与外部设备进行互联。如图11所示，接口电路1027采用标准2.0mm间距的14X2针插针器件，用以外部设备与通信接口装置进行数据交换，由外部设备为通信接口装置提供电源，通过控制引脚外部设备与通信接口装置的双口RAM相互提供控制逻辑，由外部设备提供地址选通信号为通信接口装置的双口RAM提供地址信号逻辑且通过数据信号线与外部设备交换数据信息，由外部设备提供复位逻辑信号驱动通信接口装置的复位电路，与微处理器1011的TXD0与RXD0引脚相连，用以通信接口装置与PC机进行串行通信交换数据进行固件升级。\n[0058] 综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种通用性Ethernet/IP通信接口装置，采用双层板模块化设计，其具有广泛的通用性，可以与任意满足接口电路1027规范，即具有2.00mm标准间距的14X2针接口插槽的外部设备进行互联，即插即用，便于安装调试，通过指示电路1024及时反映当前通信接口装置的工作状态，方便维护人员进行装置的故障监控和排查，当故障排除后装置自动恢复正常工作，具有重大的实际意义。\n[0059] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。