一种以太网数据透传模块的制作方法

本实用新型涉及网络传输技术领域，具体涉及一种以太网数据透传模块。

背景技术：

随着智能设备和物联网的普及，让智能设备联网并使之与网络服务器或者网络上的其它设备通讯，已经成为一种普遍的需求。即便是5g技术已经实现并在大力推广的现在，由于基站、信号干扰、屏蔽等问题，有线网络的重要功能依旧无法被取代。而以太网的7层模型决定了它的复杂性，为了帮助用户更便捷地实现网络通讯的开发，需要一些兼具软件和硬件的模块来实现简易开发和测试。

现有的以太网产品一般需要自己设计和进行网络基础的编程，实现过程比较繁琐，浪费成本，涉及的知识大，而对部分用户来说，实现网络通讯只是一个比较重要但不是重点的工作内容。因为种种原因，部分人在未具备网络编程和html相关的基础知识的前提下，就需要进行这类基于网络通讯的产品的应用开发或者设备调试等等操作。而实际的项目周期有时候不具备这样充裕的时间，往往需要一些手段来更快捷方便地实现网络通讯和数据传输的操作。为此，需要一种可以简单使用串口进行网络数据传输的模块，使用户无需要深入了解复杂的网络编程相关知识，经过简单的配置即可完成操作，不仅节省了成本，还快速的实现了与有线网络服务器的对接。

技术实现要素：

本实用新型的目的提供一种以太网数据透传模块，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本实用新型的一个方面，提供一种以太网数据透传模块，包括以太网模块，其特征在于：以太网模块包括电源模块、mcu模块、网络芯片和百兆网口座；

电源模块与mcu模块和网络芯片电路连接，为用户提供输入电压，并为以太网模块内部提供稳压；

mcu模块和网络芯片通过rmii总线连接，进行通讯和数据交互；

网络芯片和百兆网口座电路连接，进行网络通讯。

在一些实施方式中：mcu模块采用gd32f307rc芯片，内核armcortex-m4，内部使用lwip协议。由此，当在开源免费的freertos下运行，同时具备硬件看门狗等多种容错机制时，即可保证模块可以高效、持续稳定地运行和工作。

在一些实施方式中：mcu模块上集成有mac、gpio和uart共三个外设。其中，mac用于与网络芯片进行数据交互及数据传输；gpio用来读取和输出用户的加在设计引脚上的电压，以及驱动指示灯来指示当前模块的状态；uart为mcu上集成的串口外设，模块定制了通讯协议，用来在电气连接上实现与用户的其它串口设备进行通讯。

在一些实施方式中：gpio上设置有指示灯。由此，可通过gpio驱动指示灯来指示当前模块的状态。

在一些实施方式中：mcu模块上设置有时钟，时钟上外接有无源晶振。原则上网络芯片phy需要一个独立的无源晶振提供时钟源，但本模块通过mcu的输出时钟提供了这个时钟，由此，整个模块可以通过mcu提供时钟。

在一些实施方式中：mcu模块上预留有用户接口。由此，用户可以根据约定好的接口定义操作mcu模块，由mcu模块内部根据指令执行相应的数据操作。

在一些实施方式中：网络芯片采用型号为lan8720的phy芯片。由此，phy芯片与mcu模块的mac外设共同构成以太网传输的硬件。

在一些实施方式中：百兆网口座型号为hr911105，通讯适用范围是10m/100m，可在网络芯片上设定程序后，自动匹配通讯速度，速度10m/100m自动调节；百兆网口座上集成有link_led和speed_led，link_led和speed_led受网络芯片lan8720控制其亮灭、闪烁状态。

有益效果：

本实用新型一种以太网数据透传模块通过采用一个可编程的mcu模块作为以太网模块的核心主控单元，外接实现网络通讯的硬件外围，主控单元驱动phy芯片在符合条件的状态下工作。mcu模块内部集成网络协议的算法，网络编程涉及的udp/tcp相关的操作由模块完成，通过at指令与用户的数据交互，实现与用户的数据交互，用户无需干预，使用户即使在不具备网络编程的相关知识也可以很容易上手使用，实现网络通讯和数据传输功能。本实用新型通过使用性价比高的芯片和极简化的电路设计，快速实现与有线网络服务器的对接，方便用户高效、快速地实现开发，相对市场上同类产品体积更小，易用性和稳定性更强。

附图说明

图1为本实用新型一种以太网数据透传模块的结构示意图；

图2为电源模块的电路图；

图3为网络芯片的电路图；

图4为mcu模块与phy芯片连接的电路图；

图5为mcu模块预留的用户接口的电路图；

图6为mcu模块上指示灯的电路图。

具体实施方式

术语解释：

mac：(mediaaccesscontrol)，媒体介入控制层，它定义了数据帧怎样在介质上进行传输，主要负责控制与连接物理层的物理介质。

gpio：(general-purposeinput/output)，通用型之输入输出的简称，其接脚可以供使用者由程控自由使用，pin脚依现实考量可作为通用输入(gpi)或通用输出(gpo)或通用输入与输出(gpio)。

uart：通用异步收发传输器(universalasynchronousreceiver/transmitter)，通常称作uart，是一种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，uart通常被集成于其他通讯接口的连结上。

phy：(physicallayer)，物理层，osi的最底层，一般指与外部信号接口的芯片。

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步详细的说明。

如图1所示，一种以太网数据透传模块，包括以太网模块，其特征在于：以太网模块包括电源模块、mcu模块、网络芯片和百兆网口座。

在一些实施方式中：如图2所示，电源模块与mcu模块和网络芯片在pcb板上通过铜线连接。电源模块主要通过电源芯片u3实现电源转换，由+5v的输入接口输入电压，并由u3芯片实现太网模块内部需要的+3.3v的稳定电压，u3可以输出最大电流340ma，保证了模块上的其它子单元的工作电压，继而保证了模块上的芯片工作时的稳定状态。

在一些实施方式中：mcu模块和网络芯片通过rmii总线连接，进行通讯和数据交互。其中，mcu模块采用gd32f307rc芯片，内核armcortex-m4，内部使用lwip协议；如图3所示，网络芯片采用了一种符合以太网模块电路功能的选型标号为u1的网络芯片lan8720。由此，当在开源免费的freertos下运行，同时具备硬件看门狗等多种容错机制时，即可保证模块可以高效、持续稳定地运行和工作。

在一些实施方式中：mcu模块上集成有mac、gpio和uart共三个外设。

其中，mac用于与网络芯片进行数据交互及数据传输；gpio用来读取和输出用户的加在设计引脚上的电压，以及驱动指示灯来指示当前模块的状态；uart为mcu上集成的串口外设，模块定制了通讯协议，用来在电气连接上实现与用户的其它串口设备进行通讯。

在一些实施方式中：如图4所示，mcu模块引出了rmii接口与phy芯片上的gpio网络接口对应连接。

在一些实施方式中：mcu模块上设置有内置时钟电路，时钟上外接有一个8mhz无源晶振。由此，通过mcu模块与网络芯片连接，从而时钟可以提供整个模块和网络芯片的工作时钟，原则上网络芯片phy需要一个独立的无源晶振提供时钟源，但本模块通过mcu的输出时钟提供了这个时钟，从而整个模块可以通过mcu提供时钟。

在一些实施方式中：mcu模块上预留有用户接口，如图5所示，其中：vcc为电源输入，电压范围为3.3v～5v自适应；gnd为系统电源地；rx连接到模块的uart外，表示模块的串行接收；tx连接到模块的uart外，表示模块的串行发送；ts指示串口数据在网络端的收发状态，与模块的gpio相连接；df可恢复出厂设置，与模块的gpio相连接。由此，用户可以根据约定好的接口定义操作mcu模块，由mcu模块内部根据指令执行相应的数据操作。

在一些实施方式中：gpio上设置有指示灯，如图6所示，led1连接到mcu模块的gpio。由此，可通过gpio驱动指示灯的当前运行状态指示是否闪烁、闪烁速度来指示当前状态。

在一些实施方式中：网络芯片和百兆网口座电路连接，进行网络通讯；网络芯片采用型号为lan8720的phy芯片。由此，phy芯片与mcu模块的mac外设共同构成了以太网传输的硬件。

在一些实施方式中：百兆网口座型号为hr911105，与网络芯片连接，网线通过它接入到模块，网线另一端接入到路由器或者其它有线带网口网络的主机；其通讯适用范围是10m/100m，可在网络芯片上设定程序后，自动匹配通讯速度，速度在10m/100m间自动调节。

在一些实施方式中：百兆网口座上集成有link_led灯和speed_led灯，link_led灯和speed_led灯均受网络芯片lan8720控制其亮灭、闪烁状态。

其中，link_led灯指示网络通讯成功与否，灯亮则表示网络连接成功，反之连接失败；speed_led灯指示网络速度，当网络连接成功，灯常亮，并表示网速10m，当网速达到100m时speed_led灯呈现闪烁状态。

以上所述仅是本实用新型的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也视为实用新型保护之内。