专利名称：矿用多功能通讯协议转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿用多功能通讯协议转换器，尤其是一种涉及CAN总线与串口总线、USB总线的协议转换器。二背景技术：
在矿山生产中，为了保持生产秩序的正常运行，需要保持通讯的畅通，因此矿用多功能通讯协议转换器是一个重要的矿山设备，随着我国矿业生产自动化的发展，矿下设备不仅种类繁多、数量庞大，而且接口多样，井下设备数量的几何级增长，大大增加了管理、维修的难度，也无法实现数据资源的共享和设备的远程监控，同时在矿井中有许多大量价格昂贵的旧设备，也需要进行数据管理，现还没有一种用于多个矿山设备的通讯协议转换器。三
发明内容为了克服上述技术缺点，本实用新型的目的是提供一种矿用多功能通讯协议转换器，因此方便了矿井中的设备通讯的要求。为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是包含有主控制器、光电隔离器I、光电隔离器II、芯片I、DC-DC模块电源、AC-DC模块电源、芯片II、芯片III、芯片IV和在线编程及仿真单元，主控制器设置有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设置有接口 TXDl、接口 RXDl、接口 TXDO和接口 RXD0，芯片I设置为通过光电隔离器I和光电隔离器II与主控制器连接，AC-DC模块电源设置为通过DC-DC模块电源与芯片I连接，CAN总线接口设置为与芯片I连接，芯片II和芯片III设置为与主控制器的接口 USARTl连接，芯片IV的接口 TXDl和接口 RXDl设置为与主控制器的接口 USARTl连接，芯片IV的接口 TXDO和接口 RXDO设置为与主控制器的接口 USARTO连接，在线编程及仿真单元设置为与主控制器连接，RS232接口设置为与芯片IV连接，RS485接口设置为与芯片III连接，USB接口设置为与芯片II连接。由于设计了芯片I、芯片II、芯片III和芯片IV，扩展了 CAN总线接口、RS232接口、RS485接口和USB接口，因此方便了矿井中的设备通讯的要求。本实用新型设计了，RS232接口设置为包含有RS232-DB9接口和RS232-SIP3接口。本实用新型设计了，主控制器设置为AT90CAN128集成块，CAN控制器设置有接口RXDCAN 和接口 TXDCAN。本实用新型设计了，芯片I设置为MCP2551芯片并设置有接口 CANH和接口 CANL。本实用新型设计了，CAN总线接口设置为CAN-SIP2接口器。本实用新型设计了，芯片II设置为PL6303HX芯片并设置有接口 TXDl和接口 RXDl。本实用新型设计了，芯片III设置为SN65LBC184芯片并设置有接口 TXDl和接口RXD I。本实用新型设计了，芯片IV设置为MAX232芯片。本实用新型设计了，在线编程及仿真单元设置为包含有芯片V和芯片VI，芯片V设置为与主控制器的接口 USARTO连接，芯片VI设置为与主控制器的接口 TDI、接口 TD0、接口 TMS和接口 TCK连接，芯片V设置为AVR-ISP芯片并设置有接口 RXD0、接口 TXDO和接口SCX,芯片VI设置为AVR-JTAG芯片。本实用新型的技术效果在于本实用新型采用了以下技术手段井下220V交流电通过隔离电压等级为2500VAC/1MIN的AC220V -DC5V模块电源，输出直流5V为主控制器AT90CAN128.MAX232 芯片、SN65LBC184 芯片、PL6303HX 芯片、ISP 芯片及 JTAG 芯片供电；直流5V再经过隔离电压等级为1000VAC/1MIN的DC5V — DC5V模块电源为CAN通信接口电路MCP2551芯片单独供电。本设备通过串口 USARTO与PC连接，由参数管理软件对相应的串口参数、CAN参数、转换模式等进行设置并直接写入；总线单元来的数据，由CANH、CANL将差分信号送入CAN收发器MCP2551芯片，再经两块光电隔离模块TLPl 13，由主控器的TXDCAN、RXDCAN进入片内CAN协议控制器。主控单元根据相应的参数设定按CAN协议规程将CAN数据帧划分为帧起始、仲裁域、控制域、数据域、应答域和帧结尾六个部分，并将数据域的数据按RS232、RS485或USB的数据格式送入缓冲区；该数据经相应接口最终送入终端单元的外接设备。终端单元侧外接设备发送来的数据，经RS232、RS485或USB接口后，送入主控单元，由主控单元将原数据打包处理，并自动添加CAN帧信息和帧ID，由TXDCAN、RXDCAN经光 电隔离进入CAN收发器MCP2551芯片，将数据从CAN总线发送出去；因此在矿下现场作业时，可通过在线编程和仿真器接口，向本实用新型下载应用程序或外接仿真器，方便实现设备调测。四
附图为本实用新型的示意图。五具体实施方式
附图为本实用新型的一个实施例，结合附图具体说明本实施例，包含有主控制器I、光电隔离器I 2、光电隔离器II 3、芯片I 4、DC-DC模块电源6、AC-DC模块电源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设置有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 设置有接口 TXDI、接口 RXDl、接口 TXDO 和接口 RXD0，芯片I 4设置为通过光电隔离器I 2和光电隔离器II 3与主控制器I连接，AC-DC模块电源7设置为通过DC-DC模块电源6与芯片I 4连接，CAN总线接口 5设置为与芯片I 4连接，芯片II 8和芯片III 9设置为与主控制器I的接口 USARTl连接，芯片V 11设置为与主控制器I的接口 USARTO连接，芯片IV 10的接口 TXDl和接口 RXDl设置为与主控制器I的接口 USARTl连接，芯片IV 10的接口 TXDO和接口 RXDO设置为与主控制器I的接口USARTO连接，芯片VI 12设置为与主控制器I的接口 TDI、接口 TD0、接口 TMS和接口 TCK连接，RS232接口设置为与芯片IV 10连接，RS485接口设置为与芯片III 9连接，USB接口设置为与芯片II 8连接。在本实施例中，RS232接口设置为包含有RS232-DB9接口和RS232-SIP3接口。在本实施例中，主控制器I设置为AT90CAN128集成块，CAN控制器设置有接口RXDCAN 和接口 TXDCAN。在本实施例中，光电隔离器I 2和光电隔离器II 3设置为TLP113光电隔离模块，光电隔离器I 2设置有接口 TXD和接口 RXD。在本实施例中，芯片I 4设置为MCP2551芯片并设置有接口 CANH和接口 CANL。在本实施例中，CAN总线接口 5设置为CAN-SIP2接口器。[0028]在本实施例中，DC-DC模块电源6设置为B0505S模块电源。在本实施例中，AC-DC模块电源7设置为SPA10_220S05W模块电源。在本实施例中，芯片II 8设置为PL6303HX芯片并设置有接口 TXDl和接口 RXDl。在本实施例中，芯片III9设置为SN65LBC184芯片并设置有接口 TXDl和接口 RXDl。在本实施例中，芯片IV 10设置为MAX232芯片。在本实施例中，芯片V 11设置为AVR-ISP芯片并设置有接口 RXD0、接口 TXDO和接口 SCX。在本实施例中，芯片VI 12设置为AVR-JTAG芯片。在本实施例中，芯片V 11和芯片VI 12设置为组成了在线编程及仿真单元。主控制器AT90CAN128集成有片内CAN控制器，并有两路串行通讯接口，最大限度地降低了电路的复杂性，节省了 PCB面积，使该设备体积小巧携带方便。主控制器单元电连接MAX232芯片、SN65LBC184芯片、PL6303HX芯片、ISP芯片及JTAG芯片，并通过两个光电隔离模块TLP113电连接CAN收发器MCP2551芯片。电源供电可直接采用井下220V交流供电，方便电源接入，符合矿下工作实际；并采用二级隔离，隔离电压分别为2500VAC/1MIN(其他电路供电)、1000VAC/1MIN(CAN通信接口电路供电)，能最大限度地减少外界及片上干扰，保证了数据传输的有效性。终端单元，具有RS232接口、RS485接口、USB接口，分别电连接主控制器的MAX232芯片、SN65LBC184芯片和PL6303HX芯片。终端单元可接入具有RS232接口、RS485接口或USB接口的外围设备；并可用RS232接口与PC连接，对本设备进行相关的参数设置。在PC已安装驱动程序的情况下，也可以用虚拟串口的方式通过USB接口与PC连接。总线单元，具有CAN总线接口，电连接CAN收发器MCP2551芯片，并通过一个两脚的连接器与外部CAN总线通讯。电源单元电连接AC_DC模块电源SPA10_220S05W和DC_DC模块电源B0505S。在线编程及仿真单元具有在线编程及仿真器接口，电连接主控制器的AVR_ISP芯片及AVR_JTAG芯片；不仅能实现对设备的在线编程，还可以接入伟福等多种仿真器件，可方便快捷地实现工业现场的设备调测和检修。参数管理软件可方便地进行串口参数、CAN参数及转换模式的设置，管理软件可直接对设备主控制器的片上FLASH进行读写。本实用新型适用于RS-232及RS-485串口设备、USB设备的接入，可根据矿下作业现场情况，灵活采用不同的总线接法，快速实现数据的转换和转发。本实用新型具有下特点I、由于设计了芯片I 4、芯片II 8、芯片III 9和芯片IV 10，扩展了 CAN总线接口 5、RS232接口、RS485接口和USB接口，因此方便了矿井中设备通讯的要求。2、集成片内CAN控制器，体积小。 3、采用井下220交流直接供电，更方便。4、支持多种接口设备接入，多功能。5、设有二级电源隔离，抗干扰。在矿用多功能通讯协议转换器技术领域内；凡是包含有主控制器I设置有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设置有接口 TXDl、接口 RXDl、接口 TXDO和接口 RXD0，芯片I 4设置为通过光电隔离器I 2和光电隔离器II 3与主控制器I连接，AC-DC模块电源7设置为通过DC-DC模块电源6与芯片I 4连接，CAN总线接口 5设置为与芯片I 4连接，芯片II 8和芯片III 9设置为与主控制器I的接口 USARTl连接，芯片IV 10的接口 TXDl和接口 RXDl设置为与主控制器I的接口 USARTl连接，芯片IV 10的接口 TXDO和接口 RXDO设置为与主控制器I的接口 USARTO连接，在线编程及仿真单元设置为与主控制器I连接，RS232接口设置为与芯片IV 10连接，RS485接口设 置为与芯片III 9连接，USB接口设置为与芯片II 8连接的技术内容都在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种矿用多功能通讯协议转换器；其特征是包含有主控制器(I)、光电隔离器I(2)、光电隔离器II (3)、芯片I (4)、DC-DC模块电源(6)、AC-DC模块电源(7)、芯片II (8)、芯片111(9)、芯片IV(10)和在线编程及仿真单元，主控制器(I)设置有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)设置有接口TXD1、接口 RXD1、接口 TXDO和接口 RXD0，芯片I (4)设置为通过光电隔离器I (2)和光电隔离器II (3 )与主控制器(I)连接，AC-DC模块电源(7 )设置为通过DC-DC模块电源(6 )与芯片I (4)连接，CAN总线接口(5)设置为与芯片I (4)连接，芯片II (8)和芯片111(9)设置为与主控制器(I)的接口 USARTl连接，芯片IV (10)的接口 TXDl和接口 RXDl设置为与主控制器(I)的接口 USARTl连接，芯片IV (10)的接口 TXDO和接口 RXDO设置为与主控制器(I)的接口 USARTO连接，在线编程及仿真单元设置为与主控制器(I)连接，RS232接口设置为与芯片IV (10)连接，RS485接口设置为与芯片111(9)连接，USB接口设置为与芯片II (8)连接。
2.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是RS232接口设置为包含有 RS232-DB9 接口和 RS232-SIP3 接口。
3.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是主控制器(I)设置为AT90CAN128集成块，CAN控制器设置有接口 RXDCAN和接口 TXDCAN。
4.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是芯片I(4)设置为MCP2551芯片并设置有接口 CANH和接口 CANL。
5.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是CAN总线接口(5)设置为CAN-SIP2接口器。
6.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是芯片II(8)设置为PL6303HX芯片并设置有接口 TXDl和接口 RXDI。
7.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是芯片111(9)设置为SN65LBC184芯片并设置有接口 TXDl和接口 RXDl。
8.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是芯片IV(10)设置为MAX232 芯片。
9.根据权利要求I所述的矿用多功能通讯协议转换器；其特征是在线编程及仿真单元设置为包含有芯片V (11)和芯片VK12)，芯片V (11)设置为与主控制器(I)的接口USARTO连接，芯片VK12)设置为与主控制器(I)的接口 TDI、接口 TDO、接口 TMS和接口 TCK连接，芯片V (11)设置为AVR-ISP芯片并设置有接口 RXD0、接口 TXDO和接口 SCX，芯片VI(12)设置为AVR-JTAG芯片。
专利摘要一种矿用多功能通讯协议转换器，包含有主控制器(1)，主控制器(1)设置有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)设置有接口TXD1、接口RXD1、接口TXD0和接口RXD0，芯片Ⅰ(4)设置为通过光电隔离器Ⅰ(2)和光电隔离器Ⅱ(3)与主控制器(1)连接，AC-DC模块电源(7)设置为通过DC-DC模块电源(6)与芯片Ⅰ(4)连接，CAN总线接口(5)设置为与芯片Ⅰ(4)连接，芯片Ⅱ(8)和芯片Ⅲ(9)设置为与主控制器(1)的接口USART1连接，芯片Ⅳ(10)的接口TXD1和接口RXD1设置为与主控制器(1)的接口USART1连接，芯片Ⅳ(10)的接口TXD0和接口RXD0设置为与主控制器(1)的接口USART0连接，在线编程及仿真单元设置为与主控制器(1)连接，RS232接口设置为与芯片Ⅳ(10)连接，RS485接口设置为与芯片Ⅲ(9)连接，USB接口设置为与芯片Ⅱ(8)连接，因此方便了矿井中设备通讯的要求。
文档编号H04L29/06GK202535390SQ201120545798
公开日2012年11月14日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者张俊凯, 张霞, 李光, 邱曾验, 闫晓兵 申请人:泰安众诚矿山自动化股份有限公司