CN205210626U - 一种嵌入式网络数据通信控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种嵌入式网络数据通信控制器，包括嵌入式微处理器、DDR3？RAM模块、NAND？Flash模块、磁存储芯片、SD卡、RS485模块、以太网模块、时钟芯片、液晶显示器和触摸屏，所述嵌入式微处理器采用ARM处理器AM3354，所述DDR3？RAM模块、NAND？Flash模块、磁存储芯片、SD卡、以太网模块、时钟芯片、液晶显示器和触摸屏均与AM3354连接；RS485模块与STM32F103芯片连接，STM32F103芯片通过数字隔离芯片ADUM3151与AM3354连接。它可以实现以太网通信和多路RS485工业总线通信，并具有数据处理和数据存储等功能。该设备适用于不同通信接口设备之间的数据通信，并可实现***的灵活配置和***扩展。
Description
技术领域
本实用新型属于嵌入式控制***技术领域，具体涉及一种嵌入式网络数据通信控制器。
背景技术
以太网具有应用广泛、价格低廉、通信速率高、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化***中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势，工业以太网将在工业企业综合自动化***中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。
现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线，是连接智能现场设备和自动化***的全数字、双向、多站的通信***。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制***之间的信息传递问题。
工业以太网与现场总线相结合，是目前技术发展的趋势。它通过“专用设备”将企业内部管理网络和现场总线网络组成的各种控制***进行连接，进行实时数据采集与控制。比较典型的应用如法国施耐德公司推出“透明工厂”的概念，***结构如图1所示，即将工厂的商务网、车间的制造网络和现场级的仪表、设备网络构成畅通的透明网络，并与Web功能相结合，与工厂的电子商务、物资供应链和ERP等形成整体。。由此可见，在这样的***中网络控制器是非常关键的设备。该设备在这个多层网络***中起到了“承上启下”的作用，对现场总线网络要表现出很强的实时控制与数据采集功能，对上层要具有高可靠的数据保存(必要时应有备份功能)，数据转换与数据通讯等功能。
目前在这样的多层网络***中，多采用传统的工业现场多采用PC机(或工控机)加现场总线控制卡进行组网。其工作原理是由控制卡通过工业现场总线(CAN总线，RS485总线)与生产线上的各种控制器，传感器，数据采集装置进行通讯，采集生产一线的数据与工作状态；控制卡再通过PC机提供的接口总线(ISA总线，PCI总线，USB总线)与PC级(工控机)或网络服务器进行数据交换；最后PC机(工控机)或网络服务器通过局域网于上层管理部门进行信息交互。这种基于PC机和控制卡的数据传输模式具有一下不足：
1.***的结构复杂。不论是PC机或服务器都具有一套复杂的硬件***与庞大的软件操作***，***的可靠性较差，很难保证长时间不间断的工作。
2.许多资源长期不用造成浪费。因为工作内容单一，在这样的***中许多软件、硬件资源并没有使用，造成资源的浪费。
3.由于PC机或服务器的操作***容易受到来自网络的各种病毒的入侵，***的安全性也是需要考虑的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种嵌入式网络数据通信控制器。它可以实现以太网通信和多路RS485工业总线通信，并具有数据处理和数据存储等功能。该设备适用于不同通信接口设备之间的数据通信，并可实现***的灵活配置和***扩展。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种嵌入式网络数据通信控制器，包括嵌入式微处理器、DDR3RAM模块、NANDFlash模块、磁存储芯片、SD卡、RS485模块、以太网模块、时钟芯片、液晶显示器和触摸屏，所述嵌入式微处理器采用ARM处理器AM3354，所述DDR3RAM模块、NANDFlash模块、磁存储芯片、SD卡、以太网模块、时钟芯片、液晶显示器和触摸屏均与AM3354连接；RS485模块与STM32F103芯片连接，STM32F103芯片通过数字隔离芯片ADUM3151与AM3354连接。
在上述技术方案中，AM3354通过SPI串行总线与磁存储芯片连接，
在上述技术方案中，AM3354通过I2C总线与时钟芯片连接。
在上述技术方案中，RS485模块的供电电源端设置有电源隔离芯片ITB0505-3W。
本实用新型的优点和有益效果为：
本实用新型以AM3354嵌入式微处理器作为控制器的核心，同时具有以太网通信和RS485现场总线通信的功能，具备数据存储的功能，可以满足数据转换与数据通讯等功能；该设备适用于不同通信接口设备之间的数据通信，并可实现***的灵活配置和***扩展；同时由于是采用嵌入式设计的专用设备，使设备工作更加可靠。同时，所述RS485模块采用双MCU的设计，专门选择一颗Cortex-M3的低端ARM负责RS485数据通信，提高了数据采集的实时性，且控制器采用专用电源隔离模块和数据隔离芯片，进行嵌入式控制部分和现场总线通信部分的完全隔离，大大提高了***的可靠性。
附图说明
图1是实施例中嵌入式网络数据通信控制器的硬件结构框图。
图2是实施例中RS485模块的电路连接图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型所涉及的一种嵌入式网络数据通信控制器，包括嵌入式微处理器(AM3354)、DDR3RAM模块、NANDFlash模块、磁存储芯片、SD卡、RS485模块、以太网模块、时钟芯片、液晶显示器和触摸屏。其整体硬件结构框图如图1所示。
所述嵌入式微处理器是控制器的核心，作为底层大量、多种设备的实时控制与信息采集设备，微处理器不仅具有高速的运算能力和数据处理能力，还应具备高速的总线驱动能力，实现大数据量吞吐功能。本实用新型中，嵌入式微处理器采用Sitare系列ARM处理器AM3354做为主控芯片，它是一款高性能的Cortex-A8架构工业级处理器，内置POWERVRSGX图形加速器，可编程实时单元和工业用通信子***(PRU-ICSS)(从ARM内核分离，从而实现了在传输和控制中配置灵活并拥有更高效率的可能)，保证***在低功耗运行的同时拥有高性能。
AM3354连接有512MB的DDR3RAM模块和256MB的NANDFlash模块，其分别用于数据存储和程序运行；同时AM3354通过SPI串行总线与一片磁存储芯片连接，作为关键数据存储，选用磁存储芯片的主要原因是，磁存储芯片具有读写速度快、“无限次”擦写的特点；并且AM3354还外扩一SD卡，用于大数据的导出和导入。
所述RS485模块作为工业现场总线接口，为了提高数据采集的实时性，采用双MCU的设计，专门选择一颗Cortex-M3的低端ARM(型号为STM32F103)负责RS485数据通信。同时为了减少外部环境干扰对设备的影响，控制器采用专用电源隔离模块和数据隔离芯片，进行嵌入式控制部分和现场总线通信部分的完全隔离，大大提高了***的可靠性。如图2所示，RS485模块的供电电源端设置有电源隔离芯片ITB0505-3W；AM3354首先通过数字隔离芯片ADUM3151与STM32F103连接(通过SPI总线连接)，然后由STM32F103与RS485模块连接(通过UART总线连接)，从而既提高数据采集的实时性，又保证了通信的抗干扰性能。
所述以太网模块与AM3354连接，以太网模块符合TCP/IP协议，通过以太网模块实现与互联网直接连接。
所述液晶显示器和触摸屏为人机交互单元，用于***管理人员对网络控制器的工作模式，参数进行设置，察看控制器的工作状态。液晶显示器和触摸屏与AM3354的USART口连接。
AM3354通过I2C总线与时钟芯片连接，AM3354还连接JTAG调试接口单元和USB接口单元。
以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种嵌入式网络数据通信控制器，其特征在于：包括嵌入式微处理器、DDR3RAM模块、NANDFlash模块、磁存储芯片、SD卡、RS485模块、以太网模块、时钟芯片、液晶显示器和触摸屏，所述嵌入式微处理器采用ARM处理器AM3354，所述DDR3RAM模块、NANDFlash模块、磁存储芯片、SD卡、以太网模块、时钟芯片、液晶显示器和触摸屏均与AM3354连接；RS485模块与STM32F103芯片连接，STM32F103芯片通过数字隔离芯片ADUM3151与AM3354连接。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式网络数据通信控制器，其特征在于：AM3354通过SPI串行总线与磁存储芯片连接。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式网络数据通信控制器，其特征在于：AM3354通过I2C总线与时钟芯片连接。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式网络数据通信控制器，其特征在于：RS485模块的供电电源端设置有电源隔离芯片ITB0505-3W。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107145111A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-09-08 | 泰姆瑞技术（深圳）有限公司 | 一种基于arm芯片的控制器及控制目标设备的方法 |
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