CN110262989A - 一种多功能通讯转换器及通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能通讯转换器，包括一网络模块、一主控制器、一电源模块以及复数个串口信号转换电路；所述主控制器通过所述网络模块与上位机通讯连接，所述电源模块与所述主控制器相连接；所述主控制器设置有复数个串口，每所述串口均通过一所述串口信号转换电路与锂电池通讯连接。本发明还提供一种多功能通讯转换器的通信方法。通过使用本发明的通讯转换器后，可使得即使通讯接口不一致，上位机也能够与锂电池进行直接通信，从而实现上位机与锂电池之间数据的透明传输。

Description

一种多功能通讯转换器及通讯方法

技术领域

本发明涉及锂电池领域的一种通讯转换设备，特别涉及一种多功能通讯转换器及通讯方法。

背景技术

目前，锂电池在化成过程(化成过程是指锂电池的生产过程中需要以向其充放电的方式来激活电池，将其内部正负极物质激活)中，锂电池厂家都需要实时查看锂电池保护板采集的数据，包括电压、电流、温度、容量等数据。而要实时查看锂电池保护板采集的数据，就需要在电脑端安装监控软件(以下我们简称为上位机)与锂电池进行信息交互。锂电池大多数采用串口通讯方式，提供的接口主流上有以下三种：分别是串口信号接口、RS232总线接口以及RS485总线接口；上位机提供的接口有两种：分别是以太网接口和USB接口。由于上位机与锂电池提供的接口不同，导致上位机与锂电池是不能直接通信的。

为了达到上位机与锂电池通信的目的，现有技术采用的技术方案是：对上位机与锂电池测试设备先沟通好协议，上位机按照协议告知锂电池测试设备需要采集的数据，锂电池测试设备再将采集指令发送给锂电池进行采集，并按照协议将采集的数据传输给上位机。但是，现有的这种方式存在有以下两个局限性：①一个上位机只能通过一个锂电池测试设备与一个锂电池通讯，导致数据采集效率低；②上位机与锂电池测试设备之间需要定制协议，锂电池测试设备与锂电池之间也需要定制协议，实现过程比较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种多功能通讯转换器，通过该通讯转换器来实现上位机与锂电池的直接通讯。

本发明是这样实现技术问题之一的：一种多功能通讯转换器，所述通讯转换器包括一网络模块、一主控制器、一电源模块以及复数个串口信号转换电路；

所述主控制器通过所述网络模块与上位机通讯连接，所述电源模块与所述主控制器相连接；所述主控制器设置有复数个串口，每所述串口均通过一所述串口信号转换电路与锂电池通讯连接。

进一步地，每所述串口信号转换电路均包括一串口信号接口电路、一RS232总线接口电路以及一RS485总线接口电路；所述串口分别与所述串口信号接口电路、RS232总线接口电路以及RS485总线接口电路通讯连接。

进一步地，所述串口信号接口电路使用ADuM1201芯片，所述RS232总线接口电路使用ADM3251E芯片，所述RS485总线接口电路使用ADM2587E芯片。

进一步地，所述网络模块集成有一RMII接口，所述主控制器通过所述RMII接口与所述网络模块通讯连接。

进一步地，所述网络模块使用LAN8720A作为以太网的物理层芯片。

进一步地，所述主控制器设置有8个串口。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种多功能通讯转换器的通讯方法，通过该通讯方法来实现上位机与锂电池之间数据的直接传输。

本发明是这样实现技术问题之二的：一种多功能通讯转换器的通讯方法，所述方法需使用所述的通讯转换器，所述方法包括上位机发送数据和上位机接收数据；

所述上位机发送数据包括：

步骤S11、上位机通过网络模块下发指令给主控制器；

步骤S12、主控制器从指令报文中解析出目标端口号，根据目标端口号将指令报文中的数据缓存到指定的存储区，并将数据转移到对应串口的数据寄存器中；

步骤S13、主控制器通过数据输出引脚控制串口将数据寄存器中的数据发送给锂电池；

所述上位机接收数据包括：

步骤S21、锂电池发送保护板采集的数据；

步骤S22、主控制器通过数据输入引脚控制串口将接收的采集数据保存到串口的数据寄存器中，并将采集数据转移到指定的存储区；

步骤S23、通过主控制器设置报文的目标端口号，将存储区中的采集数据封装到报文中并发送给上位机。

进一步地，所述步骤S12具体为：

主控制器在以太网中断里接收以太网指令报文，并从以太网指令报文中解析出目标端口号；

主控制器根据解析出的目标端口号判断是否为串口参数配置指令，且如果是，则解析串口参数配置指令，并配置主控制器的串口参数；

如果否，则根据解析出的目标端口号判断是否为发送至锂电池的指令，且如果是，则根据目标端口号将以太网指令报文中的数据缓存到指定的存储区，并将数据转移到对应串口的数据寄存器中；如果否，则执行其它处理。

进一步地，所述串口参数校验位、波特率、数据位或者停止位。

进一步地，所述步骤S23具体为：

主控制器判断接收采集数据的串口总线是否空闲，且如果是，则主控制器根据接收的串口设置报文的目标端口号，将存储区中的采集数据封装到报文中并通过以太网发送给上位机；如果否，则进行空闲等待。

本发明具有如下优点：通过使用本发明的通讯转换器后，可使得即使通讯接口不一致，上位机也能够与锂电池进行直接通信，从而实现上位机与锂电池之间数据的透明传输，并且可以同时对8个锂电池进行数据采集，可大大提高数据采集效率。通讯转换器与锂电池之间的通讯是带隔离的，使用起来安全性更高，抗干扰性也更强，同时只需要制定上位机与锂电池之间的协议即可，实现过程极其简单。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种多功能通讯转换器的原理框图。

图2为本发明中串口信号转换电路的原理框图。

图3为本发明中串口信号接口电路的电路图。

图4为本发明中RS232总线接口电路的电路图。

图5为本发明中RS485总线接口电路的电路图。

图6为本发明中上位机发送数据的执行流程框图。

图7为本发明中上位机接收数据的执行流程框图。

附图标记说明：

100-通讯转换器，200-上位机，300-锂电池，1-网络模块，2-主控制器，3-电源模块，4-串口信号转换电路，41-串口信号接口电路，42-RS232总线接口电路，43-RS485总线接口电路，5-串口。

具体实施方式

请参阅图1至图5所示，本发明一种多功能通讯转换器100的较佳实施例，所述通讯转换器100包括一网络模块1、一主控制器2、一电源模块3以及复数个串口信号转换电路4；

所述主控制器2通过所述网络模块1与上位机200通讯连接，用于上位机200与主控制器2之间进行以太网通讯，所述电源模块3与所述主控制器2相连接，用于通过电源模块3来对整个通讯转换器100进行供电；所述主控制器2设置有复数个串口5，用于通过串口5来实现与外部设备的通讯，每所述串口5均通过一所述串口信号转换电路4与锂电池300通讯连接，所述串口信号转换电路4用于将串口信号转换成锂电池300所使用的接口信号，从而实现上位机200与锂电池300之间的直接通讯。

每所述串口信号转换电路4均包括一串口信号接口电路41、一RS232总线接口电路42以及一RS485总线接口电路43；所述串口5分别与所述串口信号接口电路41、RS232总线接口电路42以及RS485总线接口电路43通讯连接。在具体使用时，可以根据锂电池300所使用的接口(即串口、RS232接口或者RS485接口)，来从串口信号接口电路41、RS232总线接口电路42或者RS485总线接口电路43中选择一种电路与锂电池300直接通讯连接。

所述串口信号接口电路41使用ADuM1201芯片，ADuM1201芯片是采用1/1通道方向性的双通道数字隔离器，在串口信号接口电路41中使用ADuM1201芯片，可很好的实现将主控制器2的串口信号转换成带隔离的串口信号接口，进而实现与使用串口的锂电池300直接通讯。

所述RS232总线接口电路42使用ADM3251E芯片，ADM3251E芯片是一款高速、2.5kV完全隔离、单通道RS232数据收发器，在RS232总线接口电路42中使用ADM3251E芯片，可很好的实现将主控制器2的串口信号转换成带隔离的RS232总线接口，进而实现与使用RS232接口的锂电池300直接通讯。

所述RS485总线接口电路43使用ADM2587E芯片，ADM2587E芯片是具备±15kVESD保护功能的完全集成式隔离RS485数据收发器，在RS485总线接口电路43中使用ADM2587E芯片，可很好的实现将主控制器2的串口信号转换成带隔离的RS485总线接口，进而实现与使用RS485接口的锂电池300直接通讯。

所述网络模块1集成有一RMII接口(未图示)，所述主控制器2通过所述RMII接口与所述网络模块1通讯连接，使得主控制器2能够与上位机200进行以太网通讯。

所述网络模块1使用LAN8720A作为以太网的物理层芯片，LAN8720A是一种低功耗的10/100M以太网物理层芯片。

所述主控制器2设置有8个串口5，所述主控制器2采用stm32f4系列产品，通过该主控制器2提供的8路串口5与锂电池300进行通讯，可实现对8个锂电池300同时进行数据采集，可大大的提高采集数据的效率。

本发明通讯转换器100的工作原理如下：

在上位机200发送指令时，通讯转换器100的主控制器2通过网络模块1来接收指令，此时，主控制器2并不会去解析上位机200所发送的指令的具体含义，而是通过串口5将指令数据透明传输给锂电池300，在此过程中，串口信号转换电路4会根据锂电池300使用的接口来从串口信号接口电路41、RS232总线接口电路42或者RS485总线接口电路43来选择一种与锂电池300直接通讯。

锂电池300在接收到指令后，会根据指令执行对应的操作，并通过通讯转换器100返回操作数据给上位机200，通讯转换器100的主控制器2在接收到返回的操作数据后，也不会去解析锂电池300返回的操作数据的具体含义，而是通过网络模块1直接将采集数据透明传输给上位机200。

请参阅图6和图7所示，本发明一种多功能通讯转换器的通讯方法的较佳实施例，所述方法需使用所述的通讯转换器，所述方法包括上位机发送数据和上位机接收数据；

所述上位机发送数据包括：

步骤S11、上位机通过网络模块下发指令给主控制器；

步骤S12、主控制器从指令报文中解析出目标端口号，根据目标端口号将指令报文中的数据缓存到指定的存储区，并将数据转移到对应串口的数据寄存器中；

步骤S13、主控制器通过数据输出引脚(Tx引脚)控制串口将数据寄存器中的数据发送给锂电池；

所述上位机接收数据包括：

步骤S21、锂电池发送保护板采集的数据；

步骤S22、主控制器通过数据输入引脚(Rx引脚)控制串口将接收的采集数据保存到串口的数据寄存器中，并将采集数据转移到指定的存储区(由于主控制器已经使能了外设到存储器的访问，因此，数据寄存器中的数据会自行转移到对应的存储区)；在此过程中，主控制器都不会去解析采集数据的具体含义；

步骤S23、通过主控制器设置报文的目标端口号，将存储区中的采集数据封装到报文中并发送给上位机。

其中，所述步骤S12具体为：

主控制器在以太网中断里接收以太网指令报文，并从以太网指令报文中解析出目标端口号；在具体实施时，需要先对目标端口号进行配置，例如，可以配置串口参数配置指令的目标端口号为2001，配置目标端口号3001-3008分别对应一个串口，当然，还可以根据需要配置其它的目标端口号；

主控制器根据解析出的目标端口号判断是否为串口参数配置指令，例如，判断解析出的目标端口号是否为2001，且如果是，则解析串口参数配置指令，并根据解析出的指令数据配置主控制器的串口参数，所述串口参数校验位、波特率、数据位或者停止位；

如果否，则根据解析出的目标端口号判断是否为发送至锂电池的指令，例如，判断解析出的目标端口号是否在3001-3008范围内，且如果是，主控制器不解析指令中数据的具体含义，而是根据目标端口号将以太网指令报文中的数据缓存到指定的存储区，并将数据转移到对应串口的数据寄存器中(由于主控制器已经使能了存储器到外设的访问，因此，存储区中的数据会自行转移到对应串口的数据寄存器)，目标端口号对应的是串口1，那么就将数据转移到串口1的数据寄存器中；如果否，则执行其它处理(在具体实施时，如果配置有其它的处理，那么就执行其它处理操作，如果没有配置其它处理操作，则结束流程)。

其中，所述步骤S23具体为：

主控制器判断接收采集数据的串口总线是否空闲(表示数据接收完毕)，且如果是，则主控制器根据接收的串口设置报文的目标端口号，例如，主控制器接收的是串口1返回的采集数据，那么，就设置报文的目标端口号为3001，将存储区中的采集数据封装到报文中并通过以太网发送给上位机；如果否，则进行空闲等待，即直到串口总线空闲后，主控制器再根据接收的串口设置报文的目标端口号，且将存储区中的采集数据封装到报文中并通过以太网发送给上位机。

综上所述，本发明具有如下优点：通过使用本发明的通讯转换器后，可使得即使通讯接口不一致，上位机也能够与锂电池进行直接通信，从而实现上位机与锂电池之间数据的透明传输，并且可以同时对8个锂电池进行数据采集，可大大提高数据采集效率。通讯转换器与锂电池之间的通讯是带隔离的，使用起来安全性更高，抗干扰性也更强，同时只需要制定上位机与锂电池之间的协议即可，实现过程极其简单。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种多功能通讯转换器，其特征在于：所述通讯转换器包括一网络模块、一主控制器、一电源模块以及复数个串口信号转换电路；

所述主控制器通过所述网络模块与上位机通讯连接，所述电源模块与所述主控制器相连接；所述主控制器设置有复数个串口，每所述串口均通过一所述串口信号转换电路与锂电池通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能通讯转换器，其特征在于：每所述串口信号转换电路均包括一串口信号接口电路、一RS232总线接口电路以及一RS485总线接口电路；所述串口分别与所述串口信号接口电路、RS232总线接口电路以及RS485总线接口电路通讯连接。

3.根据权利要求2所述的一种多功能通讯转换器，其特征在于：所述串口信号接口电路使用ADuM1201芯片，所述RS232总线接口电路使用ADM3251E芯片，所述RS485总线接口电路使用ADM2587E芯片。

4.根据权利要求1所述的一种多功能通讯转换器，其特征在于：所述网络模块集成有一RMII接口，所述主控制器通过所述RMII接口与所述网络模块通讯连接。

5.根据权利要求1所述的一种多功能通讯转换器，其特征在于：所述网络模块使用LAN8720A作为以太网的物理层芯片。

6.根据权利要求1所述的一种多功能通讯转换器，其特征在于：所述主控制器设置有8个串口。

7.一种多功能通讯转换器的通信方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1-6任一所述的通讯转换器，所述方法包括上位机发送数据和上位机接收数据；

所述上位机发送数据包括：

步骤S11、上位机通过网络模块下发指令给主控制器；

步骤S12、主控制器从指令报文中解析出目标端口号，根据目标端口号将指令报文中的数据缓存到指定的存储区，并将数据转移到对应串口的数据寄存器中；

步骤S13、主控制器通过数据输出引脚控制串口将数据寄存器中的数据发送给锂电池；

所述上位机接收数据包括：

步骤S21、锂电池发送保护板采集的数据；

步骤S22、主控制器通过数据输入引脚控制串口将接收的采集数据保存到串口的数据寄存器中，并将采集数据转移到指定的存储区；

步骤S23、通过主控制器设置报文的目标端口号，将存储区中的采集数据封装到报文中并发送给上位机。

8.根据权利要求7所述的一种多功能通讯转换器的通信方法，其特征在于：所述步骤S12具体为：

主控制器在以太网中断里接收以太网指令报文，并从以太网指令报文中解析出目标端口号；

主控制器根据解析出的目标端口号判断是否为串口参数配置指令，且如果是，则解析串口参数配置指令，并配置主控制器的串口参数；

如果否，则根据解析出的目标端口号判断是否为发送至锂电池的指令，且如果是，则根据目标端口号将以太网指令报文中的数据缓存到指定的存储区，并将数据转移到对应串口的数据寄存器中；如果否，则执行其它处理。

9.根据权利要求8所述的一种多功能通讯转换器的通信方法，其特征在于：所述串口参数校验位、波特率、数据位或者停止位。

10.根据权利要求7所述的一种多功能通讯转换器的通信方法，其特征在于：所述步骤S23具体为：

主控制器判断接收采集数据的串口总线是否空闲，且如果是，则主控制器根据接收的串口设置报文的目标端口号，将存储区中的采集数据封装到报文中并通过以太网发送给上位机；如果否，则进行空闲等待。