工业双串口以太网DTU系统的制作方法

工业双串口以太网dtu系统
技术领域
[0001]
本实用新型涉及物联网技术领域，具体地说，是工业双串口以太网dtu系统。


背景技术：

[0002]
在万物互联的物联网时代，恰逢国家提出新基建的浪潮，数据上云是万物互联至关重要的一环。以太网作为数据接入公网最稳定的一种方式，是工业现场所必须要具备的特质，而且在更多的工业现场中只支持以太网，所以以太网在工业通信中至关重要。另一方面，在设备端，常用的工业接口就是232接口和485接口两种，如果要将设备的数据传上公网，就必须要有中间的数据转换装置，也就是以太网数据传输装置。
[0003]
传统的以太网dtu的缺点:
[0004]
1、传统的以太网dtu接口单一，在工业现场中，常用的总线有232和485两种，但是传统的以太网dtu常常只支持一种接口，所以在现场中，用户不得不购买两个不同接口的以太网dtu，否则就需要购买转换头，使用起来也会比较麻烦。
[0005]
2、在传统的以太网dtu中，只负责对数据的转发，即把串口数据收集，并转发到以太网中，而忽视了对某些特定应用场景的支持，导致了用户在使用以太网dtu的时候，会更加的耗时耗力。
[0006]
3、传统的以太网dtu没有对数据进行保护，数据没有被保护是非常危险的，现场的设备所传输的数据如果被截获，那么数据就会被他人所使用，甚至可以恶意控制现场设备的运行。
[0007]
4、传统的以太网dtu不具备数据保存功能，数据只做流转，不做存储会导致丢失重要的数据，严重的可以导致系统没有起到该有的作用，或者导致数据分析不准确。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型的目的在于设计工业双串口以太网dtu系统，支持232和485两种接口，两种接口在应用上面完全独立，可以分别接入公网，解决了传统以太网dtu的接口单一的问题，并且可以独立联网，相当于集成了一个传统的232以太网dtu和一个485以太网dtu。
[0009]
本实用新型通过下述技术方案实现：工业双串口以太网dtu系统及方法，设置有主控制器电路、电源系统、232接口、485接口、加密芯片电路、flash电路、以太网电路，所述主控制器电路分别与电源系统、232接口、485接口、加密芯片电路、flash电路、以太网电路相连接。
[0010]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：在所述主控制器电路上还连接有看门狗电路。所述看门狗电路包括芯片u2，芯片u2的脚通过电阻r7连接脚，芯片u2的脚通过电阻r8连接脚，芯片u2的vcc脚接入3.3v电源，芯片u2的vcc脚通过电容c9接地，且芯片u2的vcc脚还通过相互串联的电阻r9、电阻r12接地，电阻r9和电阻r12的共接端连接芯片u2的pfi脚，芯片u2的脚通过电阻r10连接主控芯
片u4的nrst脚，芯片u2的wdi脚通过电阻r11连接主控芯片u4的pc0脚。
[0011]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：在所述主控制器电路上还连接有led电路。所述led电路包括由电阻r46串联发光二极管d8组成的第一led支路、由电阻r47串联发光二极管d9组成的第二led支路、由电阻r48串联发光二极管d10组成的第三led支路、由电阻r49串联发光二极管d11组成的第四led支路、由电阻r50串联发光二极管d12组成的第五led支路、由电阻r51串联发光二极管d13组成的第六led支路，第一led支路连接在3.3v电源和地之间，第二led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pb6脚之间，第三led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pb7脚之间，第四led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pc13脚之间，第五led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pc14-osc32_in脚之间，第六led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pc15-osc32_out脚之间。
[0012]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述主控制器电路设置有主控芯片u4、晶振电路、复位电路，主控芯片u4的pdo-osc_in脚和pdo-osc_out脚之间接入晶振电路，复位电路设置在主控芯片u4的nrst脚上，所述加密芯片电路连接在主控芯片u4的pa11脚、pa10脚及pa15脚上，所述flash电路连接在主控芯片u4的pb4脚、pb3脚和pc12脚上；主控芯片u4的vbat脚通过并联的电容c18、电容c19接地，且vbat脚上还接入3.3v电压；主控芯片u4的vdda脚通过并联的电容c21、电容c22连接主控芯片u4的vssa脚，且vdda脚接入3.3v电压，vssa脚接地；主控芯片u4的pb2脚通过电阻r27接地，主控芯片u4的vdd_1脚与vss_1脚之间连接电容c27，且vdd_1脚接入3.3v电压，vss_1脚接地；主控芯片u4的vdd_2脚与vss_2脚之间连接电容c20，且vdd_2脚接入3.3v电压，vss_2脚接地；主控芯片u4的vdd_3脚与vss_3脚之间连接电容c15，且vdd_3脚接入3.3v电压，vss_3脚接地，主控芯片u4的vss_3脚与boot0脚之间连接电阻r15。
[0013]
所述232接口包括接口芯片u7，接口芯片u7的vcc脚和gnd脚之间连接电容c38，且接口芯片u7的vcc脚接入3.3v电源，接口芯片u7的c1+脚和c1-脚之间连接电容c37，接口芯片u7的的v+脚通过电容c36接地，接口芯片u7的c2+脚和c2-脚之间连接电容c35，接口芯片u7的v-脚通过电容c34接地，接口芯片u7的t2in脚通过电阻r33连接主控芯片u4的pc10脚，接口芯片u7的r2out脚通过电阻r34连接主控芯片u4的pc11脚，在接口芯片u7上还连接有db9母头jp1，232接口的t2out脚连接db9母头jp1的2脚，232接口的r2in脚连接db9母头jp1的3脚，db9母头jp1的5脚、10脚、11脚共接且接地；
[0014]
所述485接口包括芯片u8及芯片u9，在485接口上还连接有5.08端子p2，芯片u8的a脚连接芯片u9的d脚，芯片u8的gnd脚接地，芯片u8的y脚连接芯片u9的脚，芯片u8的vcc脚接入3.3v电源；3.3v电源通过电阻r37接入芯片u9的r脚，通过电阻r38接入芯片u9的脚和de脚，通过电阻r45接入芯片u9的a脚，通过相互串联的电容c39和电阻r39接入芯片u9的b脚；3.3v电源接入芯片u9的vcc脚，电容c39和电阻r39的共接端接地，在芯片u9的a脚和b脚之间连接有电阻r41，芯片u9的de脚还通过电容c40接地，在芯片u9的a脚和b脚之间还连接有tvs管d5，在芯片u9的a脚与地之间连接有tvs管d7，在芯片u9的b脚与地之间连接有tvs管d6，芯片u9的a脚通过相互串联的ptc电阻r43和电阻r44连接5.08端子p2的2脚，芯片u9的b脚通过相互串联的电阻r35和ptc电阻r36连接5.08端子p2的1脚，5.08端子p2的3脚接地，5.08端子p2的4脚连接vcc；芯片u9的r脚通过电阻r40连接主控芯片u4的pa10脚，芯片u9的d
脚通过电阻r42连接主控芯片u4的pa9脚。
[0015]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述以太网电路设置有phy电路和网口，且网口连接phy电路，phy电路连接主控制器电路，phy电路包括phy接口芯片u3、phy接口芯片外围电路，网口包括接口j2及接口j2外围电路，接口j2连接在phy接口芯片u3上，phy接口芯片u3与主控制器电路相连接，phy接口芯片u3的x1脚、col/rmii脚、txen脚、txd3脚、txd2脚、txd1脚、txd0脚、txclk/50m_clki脚、rxclk/50m_clko脚、rxd3脚、rxd2脚、rxd1脚、rxd0脚、rxdv/crs_dv/fx_hen脚、crs/ledmod脚、rxer/intr_32、mdc脚、mdio脚分别连接主控芯片u4的pa8脚、pa3脚、pb11脚、pb8脚、pc2脚、pb13脚、pb12脚、pc3脚、pa1脚、pb1脚、pb0脚、pc5脚、pc4脚、pa7脚、pa0-wakeup脚、pb10脚、pc1脚、pa2脚；接口j2的rd-脚、rd+脚、td-脚、td+脚及yellow led+脚分别连接phy接口芯片u3的mdi_rn脚、mdi_rp脚、mdi_tn脚、mdi_tp脚及led3/phy_ad3脚，接口j2的green led-脚通过电阻r30连接phy接口芯片u3的led0/phy_ad0脚。
[0016]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述phy接口芯片外围电路包括电阻r13、电阻r14、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r26、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c16、电容c25、电容c26，电阻r20和电阻r22构成的phy接口芯片u3的col/rmii脚偏置电路，电阻r21、电阻r23构成的phy接口芯片u3的crs/ledmod脚配置电路，phy接口芯片u3的txer/fxse脚通过电阻r18连接3.3v电源，phy接口芯片u3的regout脚通过相互并联的电容c12和电容c13接地，phy接口芯片u3的iset脚通过电阻r14接地，phy接口芯片u3的avdd33脚接入3.3v电源，相互串联的电阻r13和电容c16与电容c10、电容c11相互并联且连接在phy接口芯片u3的avdd33脚与地之间，电阻r13和电容c16的共接端连接phy接口芯片u3的reset_n脚，phy接口芯片u3的test_on脚通过电阻r16连接3.3v电源，phy接口芯片u3的mdio脚通过电阻r17连接3.3v电源，phy接口芯片u3的rxdv/crs_dv/fx_hen脚通过电阻r19接地，3.3v电源通过相互并联的电容c25、电容c26滤波后接入phy接口芯片u3的vdd_io脚，phy接口芯片u3的led3/phy_ad3脚通过电阻r24接地，电阻r26分别连接phy接口芯片u3的led0/phy_ad0脚和vdd_io脚。
[0017]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述接口j2外围电路包括电容c29、电容c30、电容c32、电容c33、电阻r31，接口j2的两个ct脚分别通过电容c29、电容c30接地，接口j2的chs gnd脚通过相互并联的电容c32、电容c33节点，接口j2的yellow led-脚通过电阻r31接地，接口j2的green led+脚连接3.3v电源。
[0018]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述电源系统包括ptc电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电感l1、电源芯片u1及电源端子j1，电源端子j1的一端通过相互串联的ptc电阻r1和二极管d2连接电源芯片u1的in脚，二极管d3、电容c5、电容c6、电容c7并联在电源芯片u1的in脚和gnd脚之间，电阻r2分别连接电源芯片u1的in脚和en脚，电阻r5分别连接电源芯片u1的en脚和gnd脚，电阻r6分别连接电源芯片u1的fb脚和gnd脚，相互串联的电阻r4、电容c8与电阻r3并联且连接在电源芯片u1的fb脚和bst脚之间，二极管d4分别连接电源芯片u1的sw脚和gnd脚，电容c4分别连接电源芯片u1的sw脚和bst脚，相互串联的电感l1和二极管d1连接在电源芯片u1的sw脚
和bst脚上，电容c1、电容c2、电容c3相互并联且构成电源系统的输出，相互并联的电容c1、电容c2、电容c3分别连接在电感l1与二极管d1的共接端及电源芯片u1的gnd脚上，电源端子j1的共接端连接电源芯片u1的gnd脚。
[0019]
进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述加密芯片电路包括加密芯片u5，加密芯片u5的vcc脚接入3.3v电源，且在加密芯片u5的vcc脚和gnd脚之间连接有电容c23，加密芯片u5的io脚、clk脚和rst脚分别连接在主控芯片u4的pa11脚、pa10脚及pa15脚上；
[0020]
所述flash电路包括flash芯片u6，flash芯片u6的脚通过电阻r29接地，flash芯片u6的脚通过电阻r32接地，flash芯片u6的gnd脚，flash芯片u6的vcc脚接入3.3v电源，在flash芯片u6的vcc脚与地之间连接有电容c31，3.3v电源通过电阻r28接入flash芯片u6的脚，flash芯片u6的do脚、di脚和clk脚分别连接主控芯片u4的pb4脚、pc12脚和pb3脚。
[0021]
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0022]
本实用新型支持232和485两种接口，两种接口在应用上面完全独立，可以分别接入公网，232接口采用工业现场常用的db9接口，便于用户的使用，485接口采用接线端子，方便用户接入更多的485设备。解决了传统以太网dtu的接口单一的问题，并且可以独立联网，相当于集成了一个传统的232以太网dtu和一个485以太网dtu。
[0023]
本实用新型针对工业现场，做了更多易用的功能，支持modbus网关，设备可以主动发送modbus数据帧，用户即使不懂modbus协议也可以轻松使用；支持物联网云平台，用户不需关心mqtt等传输协议的本身，只需要简单的配置即可将数据传送到平台使用；支持modbus协议转换、支持注册包等等功能。解决了用户在使用以太网dtu不方便的问题。
[0024]
本实用新型严格保护数据，用户可以选择加密方式，同时配置密钥，防止数据被盗出；避免系统被破坏，配备了加密芯片，防止从根源上窃取数据，同时保证了系统的安全性，不怕被他人用作盗版。
[0025]
本实用新型中，用户可以配置数据阈值，具备数据监测分析功能，当数据出现异常的时候，可以将数据保存到内部存储器中，如果网络状态不正常，会等到网络正常工作的时候将数据传送出去，以确保数据的可靠性。
[0026]
本实用新型能被应用于电力物联网方向，其可以用来实时监测电力数据，由于支持modbus网关的原因，所以应用在电力方向非常方便，采集到数据后实时的上传到云服务器，供云平台做数据分析。
[0027]
本实用新型能被应用于农业物联网方向，其可以用来实时的转发各类传感器数据到云平台，由于支持串口心跳包，所以能够主动采集传感器的数据，或者直接转发传感器的数据到云平台，当有命令从平台下发的时候，本实用新型可以转发给控制器，比如控制灌溉、施肥等等。
[0028]
本实用新型能被应用于楼宇监控方向，可以用来对关键部位的水管、电线等进行实时的数据收集，转发。由于楼宇的环境比较复杂，人流量也会比较大，所以使用以太网来作为数据交互的媒介是非常合适的。
[0029]
本实用新型能被应用于智慧供水方向，可以用来将水流量传感器的数据实时的转
发到云平台，由于供水系统一般都在很复杂的户外环境中，所以使用以太网来作为数据传输会更加稳定。
附图说明
[0030]
图1为本实用新型结构框图。
[0031]
图2为本实用新型所述的主控制器电路、加密芯片电路、flash电路、晶振电路、复位电路图、p1连接图。
[0032]
图3为本实用新型所述的电源系统电路图。
[0033]
图4为本实用新型所述的看门狗电路图。
[0034]
图5为本实用新型所述的232接口电路图。
[0035]
图6为本实用新型所述的485接口电路图。
[0036]
图7为本实用新型所述的phy电路和网口图。
[0037]
图8为本实用新型所述的led电路图。
具体实施方式
[0038]
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0039]
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。
[0040]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0041]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0042]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0043]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特
征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0044]
值得注意的是：在本申请中，某些需要应用到本领域的公知技术或常规技术手段时，申请人可能存在没有在文中具体的阐述该公知技术或/和常规技术手段是一种什么样的技术手段，但不能以文中没有具体公布该技术手段，而认为本申请不符合专利法第二十六条第三款的情况。
[0045]
实施例1：
[0046]
如图1～图8所示，工业双串口以太网dtu系统，设置有主控制器电路、电源系统、232接口、485接口、加密芯片电路、flash电路、以太网电路，所述主控制器电路分别与电源系统、232接口、485接口、加密芯片电路、flash电路、以太网电路相连接；在所述主控制器电路上还连接有看门狗电路；在所述主控制器电路上还连接有led电路。
[0047]
作为优选的设置方案，该工业双串口以太网dtu系统，包含有主控制器电路、232接口、485接口、flash电路、电源系统、加密芯片电路、按键、phy电路、网口、led电路，232接口和485接口分别使用232转换芯片和485转换芯片来实现，分别挂在两个独立的串口上，实现双通道的以太网dtu。以太网接口部分(phy电路、网口)使用mcu内置的mac加上外挂的phy芯片来实现，有速度快，可控性好的优点。搭配外置的看门狗电路、flash电路、加密芯片电路等功能单元，即完成了一款高性能的工业级双串口服务器。数据可以通过232接口或者485接口进入dtu系统，经过mcu内部的数据分析及处理，将设定的部分数据备份，加密有效数据，最后从以太网接口发送出去，送往外网，数据流向是双向的，如果数据从以太网进入dtu，那么会从232或485接口送出。
[0048]
实施例2：
[0049]
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述看门狗电路包括芯片u2，芯片u2的脚通过电阻r7连接脚，芯片u2的脚通过电阻r8连接脚，芯片u2的vcc脚接入3.3v电源，芯片u2的vcc脚通过电容c9接地，且芯片u2的vcc脚还通过相互串联的电阻r9、电阻r12接地，电阻r9和电阻r12的共接端连接芯片u2的pfi脚，芯片u2的脚通过电阻r10连接主控芯片u4的nrst脚，芯片u2的wdi脚通过电阻r11连接主控芯片u4的pc0脚，优选的芯片u2采用sp706ten-l/tr。
[0050]
实施例3：
[0051]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述led电路包括由电阻r46串联发光二极管d8组成的第一led支路、由电阻r47串联发光二极管d9组成的第二led支路、由电阻r48串联发光二极管d10组成的第三led支路、由电阻r49串联发光二极管d11组成的第四led支路、由电阻r50串联发光二极管d12组成的第五led支路、由电阻r51串联发光二极管d13组成的第六led支路，第一led支路连接在3.3v电源和地之间，第二led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pb6脚之间，第三led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pb7脚之间，第四led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pc13脚
之间，第五led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pc14-osc32_in脚之间，第六led支路连接在3.3v电源和主控芯片u4的pc15-osc32_out脚之间，优选的，led电路中的所有电阻皆选用同一型号的电阻，所有发光二极管皆选用同一型号的led灯，并将led灯的正极与电阻连接，电阻的另一端连接3.3v电源。
[0052]
实施例4：
[0053]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述主控制器电路设置有主控芯片u4、晶振电路、复位电路，主控芯片u4的pdo-osc_in脚和pdo-osc_out脚之间接入晶振电路，复位电路设置在主控芯片u4的nrst脚上，所述加密芯片电路连接在主控芯片u4的pa11脚、pa10脚及pa15脚上，所述flash电路连接在主控芯片u4的pb4脚、pb3脚和pc12脚上；主控芯片u4的vbat脚通过并联的电容c18、电容c19接地，且vbat脚上还接入3.3v电压；主控芯片u4的vdda脚通过并联的电容c21、电容c22连接主控芯片u4的vssa脚，且vdda脚接入3.3v电压，vssa脚接地；主控芯片u4的pb2脚通过电阻r27接地，主控芯片u4的vdd_1脚与vss_1脚之间连接电容c27，且vdd_1脚接入3.3v电压，vss_1脚接地；主控芯片u4的vdd_2脚与vss_2脚之间连接电容c20，且vdd_2脚接入3.3v电压，vss_2脚接地；主控芯片u4的vdd_3脚与vss_3脚之间连接电容c15，且vdd_3脚接入3.3v电压，vss_3脚接地，主控芯片u4的vss_3脚与boot0脚之间连接电阻r15；晶振电路包括晶振y1，晶振y1的1脚和2脚之间连接有电容c17，且晶振y1的1脚连接主控芯片u4的pd0-osc_in脚，晶振y1的2脚接地，晶振y1的3脚和4脚之间连接有电容c14，且晶振y1的3脚连接主控芯片u4的pd1-osc_out脚，晶振y1的4脚接地。优选的主控芯片u4采用stm32f107rbt6，晶振y1为xtal；主控芯片u4还连接有端子p1，端子p1的3脚和1脚分别连接主控芯片u4的pa12脚、pa14脚，端子p1的4脚连接3.3v电源，端子p1的2脚接地；
[0054]
实施例5：
[0055]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述以太网电路设置有phy电路和网口，且网口连接phy电路，phy电路连接主控制器电路，phy电路包括phy接口芯片u3、phy接口芯片外围电路，网口包括接口j2及接口j2外围电路，接口j2连接在phy接口芯片u3上，phy接口芯片u3与主控制器电路相连接，phy接口芯片u3的x1脚、col/rmii脚、txen脚、txd3脚、txd2脚、txd1脚、txd0脚、txclk/50m_clki脚、rxclk/50m_clko脚、rxd3脚、rxd2脚、rxd1脚、rxd0脚、rxdv/crs_dv/fx_hen脚、crs/ledmod脚、rxer/intr_32、mdc脚、mdio脚分别连接主控芯片u4的pa8脚、pa3脚、pb11脚、pb8脚、pc2脚、pb13脚、pb12脚、pc3脚、pa1脚、pb1脚、pb0脚、pc5脚、pc4脚、pa7脚、pa0-wakeup脚、pb10脚、pc1脚、pa2脚；接口j2的rd-脚、rd+脚、td-脚、td+脚及yellow led+脚分别连接phy接口芯片u3的mdi_rn脚、mdi_rp脚、mdi_tn脚、mdi_tp脚及led3/phy_ad3脚，接口j2的green led-脚通过电阻r30连接phy接口芯片u3的led0/phy_ad0脚。优选的，phy接口芯片u3采用ip101gri，接口j2采用hr913550a。
[0056]
实施例6：
[0057]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方
式：所述phy接口芯片外围电路包括电阻r13、电阻r14、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r26、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c16、电容c25、电容c26，电阻r20和电阻r22构成的phy接口芯片u3的col/rmii脚偏置电路，电阻r21、电阻r23构成的phy接口芯片u3的crs/ledmod脚配置电路，phy接口芯片u3的txer/fxse脚通过电阻r18连接3.3v电源，phy接口芯片u3的regout脚通过相互并联的电容c12和电容c13接地，phy接口芯片u3的iset脚通过电阻r14接地，phy接口芯片u3的avdd33脚接入3.3v电源，相互串联的电阻r13和电容c16与电容c10、电容c11相互并联且连接在phy接口芯片u3的avdd33脚与地之间，电阻r13和电容c16的共接端连接phy接口芯片u3的reset_n脚，phy接口芯片u3的test_on脚通过电阻r16连接3.3v电源，phy接口芯片u3的mdio脚通过电阻r17连接3.3v电源，phy接口芯片u3的rxdv/crs_dv/fx_hen脚通过电阻r19接地，3.3v电源通过相互并联的电容c25、电容c26滤波后接入phy接口芯片u3的vdd_io脚，phy接口芯片u3的led3/phy_ad3脚通过电阻r24接地，电阻r26分别连接phy接口芯片u3的led0/phy_ad0脚和vdd_io脚。
[0058]
实施例7：
[0059]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述接口j2外围电路包括电容c29、电容c30、电容c32、电容c33、电阻r31，接口j2的两个ct脚分别通过电容c29、电容c30接地，接口j2的chs gnd脚通过相互并联的电容c32、电容c33节点，接口j2的yellow led-脚通过电阻r31接地，接口j2的green led+脚连接3.3v电源。
[0060]
实施例8：
[0061]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述232接口包括接口芯片u7，接口芯片u7的vcc脚和gnd脚之间连接电容c38，且接口芯片u7的vcc脚接入3.3v电源，接口芯片u7的c1+脚和c1-脚之间连接电容c37，接口芯片u7的的v+脚通过电容c36接地，接口芯片u7的c2+脚和c2-脚之间连接电容c35，接口芯片u7的v-脚通过电容c34接地，接口芯片u7的t2in脚通过电阻r33连接主控芯片u4的pc10脚，接口芯片u7的r2out脚通过电阻r34连接主控芯片u4的pc11脚，在接口芯片u7上还连接有db9母头jp1，232接口的t2out脚连接db9母头jp1的2脚，232接口的r2in脚连接db9母头jp1的3脚，db9母头jp1的5脚、10脚、11脚共接且接地；优选的，接口芯片u7采用max3232；
[0062]
所述485接口包括芯片u8及芯片u9，在485接口上还连接有5.08端子p2，芯片u8的a脚连接芯片u9的d脚，芯片u8的gnd脚接地，芯片u8的y脚连接芯片u9的脚，芯片u8的vcc脚接入3.3v电源；3.3v电源通过电阻r37接入芯片u9的r脚，通过电阻r38接入芯片u9的脚和de脚，通过电阻r45接入芯片u9的a脚，通过相互串联的电容c39和电阻r39接入芯片u9的b脚；3.3v电源接入芯片u9的vcc脚，电容c39和电阻r39的共接端接地，在芯片u9的a脚和b脚之间连接有电阻r41，芯片u9的de脚还通过电容c40接地，在芯片u9的a脚和b脚之间还连接有tvs管d5，在芯片u9的a脚与地之间连接有tvs管d7，在芯片u9的b脚与地之间连接有tvs管d6，芯片u9的a脚通过相互串联的ptc电阻r43和电阻r44连接5.08端子p2的2脚，芯片u9的
b脚通过相互串联的电阻r35和ptc电阻r36连接5.08端子p2的1脚，5.08端子p2的3脚接地，5.08端子p2的4脚连接vcc；芯片u9的r脚通过电阻r40连接主控芯片u4的pa10脚，芯片u9的d脚通过电阻r42连接主控芯片u4的pa9脚。优选的，芯片u8采用sn74ahc1g04dbvr，芯片u9采用max3458，tvs管d5、tvs管d6和tvs管d7皆采用smb6.8ca，ptc电阻r36和ptc电阻r43皆采用scf010-1206r。
[0063]
实施例9：
[0064]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述电源系统包括ptc电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电感l1、电源芯片u1及电源端子j1，电源端子j1的一端通过相互串联的ptc电阻r1和二极管d2连接电源芯片u1的in脚，二极管d3、电容c5、电容c6、电容c7并联在电源芯片u1的in脚和gnd脚之间，电阻r2分别连接电源芯片u1的in脚和en脚，电阻r5分别连接电源芯片u1的en脚和gnd脚，电阻r6分别连接电源芯片u1的fb脚和gnd脚，相互串联的电阻r4、电容c8与电阻r3并联且连接在电源芯片u1的fb脚和bst脚之间，二极管d4分别连接电源芯片u1的sw脚和gnd脚，电容c4分别连接电源芯片u1的sw脚和bst脚，相互串联的电感l1和二极管d1连接在电源芯片u1的sw脚和bst脚上，电容c1、电容c2、电容c3相互并联且构成电源系统的输出，相互并联的电容c1、电容c2、电容c3分别连接在电感l1与二极管d1的共接端及电源芯片u1的gnd脚上，电源端子j1的共接端连接电源芯片u1的gnd脚。
[0065]
优选的电源芯片u1采用mp2456gj-z，二极管d4的负极连接电源芯片u1的sw脚，二极管d1的正极与电感l1相连接，且电感l1采用带磁芯的电感，ptc电阻r1采用sc30-135，电容c1和电容c2皆采用电解电容且正极连接3.3v电源，电容c5和电容c6皆采用电解电容且正极连接电源芯片u1的in脚，二极管d2的正极连接ptc电阻r1，二极管d3采用smcj28，且二极管d3的负极连接电源芯片u1的in脚。
[0066]
实施例10：
[0067]
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图8所示，进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述加密芯片电路包括加密芯片u5，加密芯片u5的vcc脚接入3.3v电源，且在加密芯片u5的vcc脚和gnd脚之间连接有电容c23，加密芯片u5的io脚、clk脚和rst脚分别连接在主控芯片u4的pa11脚、pa10脚及pa15脚上；优选的所述加密芯片u5采用lkt2100d；
[0068]
所述flash电路包括flash芯片u6，flash芯片u6的脚通过电阻r29接地，flash芯片u6的脚通过电阻r32接地，flash芯片u6的gnd脚，flash芯片u6的vcc脚接入3.3v电源，在flash芯片u6的vcc脚与地之间连接有电容c31，3.3v电源通过电阻r28接入flash芯片u6的脚，flash芯片u6的do脚、di脚和clk脚分别连接主控芯片u4的pb4脚、pc12脚和pb3脚，优选的，flash芯片u6采用w25q128fvsig。
[0069]
优选的如表1所示，为本实用新型实际实施时的一种元器件选型列表。
[0070]
但本实用新型各种元器件的选型以及参数设置，可以根据实际情况而定，在本实用新型中不作唯一限定。
[0071]
表1
[0072]
[0073][0074]
本实用新型的工作原理为：
[0075]
本实用新型的电源系统的电源芯片u1选用了mps的mp2456gj-z芯片来作为电源的
转换芯片，它具有500ma的最大输出电流，1.45mhz的最高开关频率，同时封装非常小，适合在比较有限的电路板空间中布局，输入电压范围比较大，在4.5v到50v均可以承受，所以这款电源非常适合在工业现场的复杂环境。
[0076]
本实用新型增加外部看门狗电路的主要原因是进一步增强系统的稳定性，当系统正常运行的时候，会在pc0脚周期性的电平变化，当看门狗芯片收到电平变化的时候，就能够监测出当前系统工作状态正常，如果一直没有检测到系统的正常工作状态，那么看么狗芯片拉低reset脚，让系统复位，重新开始运行。
[0077]
本实用新型的网口采用rj45接口，用来连接网线，接入以太网，本实用新型选择的网口座是汉仁的hr913550a，这款座子内部嵌入了网络变压器，减少了bom个数，而且支持1.5kv的电压隔离，带有黄绿两个led状态显示灯，非常适合本发明的设计理念。
[0078]
本实用新型的主控制器电路为系统的核心单元，选用st的stm32f107rbt6，选用这款mcu的原因在于，工业双串口以太网dtu系统如果需要接入以太网，就必须要设备包含mac和phy，两个单元部分，针对于mac和phy都有各种组合，甚至是一个mcu将三个组成部分全部包含的，但是价格相对而言会非常的贵，不太适合本实用新型的定位，如果选用外部mac的mcu，那么系统的可扩展性和可控性就会大大的降低，因为协议栈的实现实在外部，而且通信速率也会大打折扣，所以选择包含mac的mcu是最好的选择，在工业级可靠芯片中，stm32f107rbt6是颗性价比很高的芯片，最大支持64kb的ram和128kb的flash，支持4个串口，2个spi口，看门狗，7个定时器等等，外部资源对于本实用新型来说刚好够用。
[0079]
由于在选用mcu的时候选用的mcu+mac的组合，那么外部就需要外挂一个phy芯片，phy芯片选择的是ic+的ip101gri，是一款工业级的以太网芯片，在国内的使用量也是非常大的，价格也相对于绝大部分的phy芯片低，为了成本的考虑，选择这款phy芯片比较适合。
[0080]
本实用新型选用了国产的lkt2100d，它是一款8位加密芯片，基于8051内核安全芯片平台，内嵌凌科芯安公司自主研发的lkcos智能操作系统。具有防检测、抵抗软硬件攻击等安全特性。芯片内部文件分级管理，密钥分类存储使用，可按用户实际需求划分使用权限，在本系统中，保护了mcu的数据，也就等于保护了用户的所有数据，既防止了盗版系统也提升了用户数据的安全性。
[0081]
本实用新型选用了华邦的spi-flash(w25q128fvsig)，第一个作用是用来存储通信过程中的备份数据，当需要使用到备份数据的时候可以读出。第二个作用是用来存储网页，由于是以太网dtu，所以支持浏览器访问dtu，浏览器可以打开dtu的内置网页，以便做基本配置等工作。
[0082]
通常232芯片都是5v供电的，本实用新型选用的是3.3v的232芯片，主要原因是统一系统的电源，节约成本的同时提升系统稳定性，232的外部接口选用的db9的母头，是为了方便接入plc等标准232口的设备。
[0083]
485芯片也是选用的3.3v芯片，原因和232口的芯片选用原理一样，选用的是端子接口，主要是为了方便接入更多的485设备，端子也可以用作供电使用，如果不用适配器供电，方便外部供电，更加有利于工业现场的布线走线，接口的保护选用了smb6.8ca，用于防止雷击等外部高压烧毁内部元器件。
[0084]
led电路主要是用来提示系统的运行状态和数据状态，在网线没有接入的时候，所有指示灯全亮，以提示当前状态不可用，需要插入网线；当数据流转的时候，数据指示灯闪
烁，表示此时正在交互数据；当按键按下的时候，指示灯依次点亮，以提示用户当前当前按键功能等。
[0085]
相对于传统的以太网dtu，本实用新型主要是为了更加方便用户的使用，以及解决一些数据传输的最根本的问题。第一，本实用新型为了工业领域而设计，工作环境可以非常苛刻，元器件的选型上面都选用的工业级，保证了长时间稳定运行，相对于传统的以太网dtu而言，本实用新型加持了多重看门狗的设计，最大可能的提升产品的稳定性；第二，本实用新型在接口上配备了工业领域最常用的两种接口，相对于传统的单一接口而言，本实用新型更加的具有实用性；第三，本实用新型配备了加密系统，保证了用户数据以及系统的安全性，相对于传统的以太网dtu而言，本实用新型更加安全可靠，进一步增加系统可靠性；第四，配备数据分析功能，对用户数据进行最基本的判别，如果数据出现异常，那么会存储数据，相对于传统的以太网dtu而言，本实用新型不止是输出的传输，而且可以数据分析和存储，更大的增加了数据的可靠性。
[0086]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均在本实用新型的保护范围之内。