一种光纤环网工业交换机制造技术

本实用新型专利技术涉及通信装置的技术领域，公开了一种光纤环网工业交换机，包括主控制器，所述主控制器与PHY模块、存储模块、电压监视模块、交换机模块相连，所述交换机模块与低电压保护模块、多个光模块及多个第一网口模块相连，所述PHY模块和第二网口模块相连，电源模块为各个模块提供电源；所述电压监视模块用于监控主控制器的工作状态；所述低电压保护模块用于为交换机模块提供低电压保护，以防掉电数据丢失。本实用新型专利技术降低了程序设计的复杂性，增加了可操作性，提高了运行速率。

An optical fiber ring network industrial switch

The utility model relates to a communication device technology field, discloses a fiber ring industrial switch comprises a main controller, the main controller and PHY module, memory module, voltage monitoring module, switch module is connected to the switch module and the low voltage protection module, a plurality of optical modules and a plurality of first network port connect the module, PHY module and second network interface module, power supply module provides power for each module; the voltage monitoring module is used for monitoring the working state of the main controller; the low voltage protection module is used to provide protection for low voltage switch module, to avoid losing data. The utility model reduces the complexity of the program design, increases the operability and improves the running rate.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤环网工业交换机
本技术涉及通信装置的
，具体涉及一种光纤环网工业交换机。
技术介绍
随着以太网技术的迅速发展及其在商用领域的应用日渐广泛，越来越多的工业控制设备也逐渐使用以太网并采用TCP/IP协议作为主要的通信标准。虽然应用于工业控制领域的以太网标准与商用以太网相同，但在工业控制领域，还需要网络能在比较恶劣的工作环境下稳定地工作。因此，用来连接工业设备的网络产品需要经过特别设计，才能提供工业级的可靠性，以满足长期连续运行的需求。现有的工业以太网交换机主要有两种设计方式，第一种控制器通过总线接口将指令写入FPGA内部寄存器，FPGA将其转换为交换机和物理层芯片能识别的串行数据，通过SMI接口分别对各芯片内部寄存器进行配置和查询。但是，FPGA没有内嵌的功能模块,如MAC模块，需要外部的器件支持，也不能实时调试，相对设计比较复杂，开发成本高，开发周期长，风险大。第二种，利用选择有自带MAC功能的控制器通过RMII接口直接对交换机内部寄存器进行配置和查询，通过配置交换机芯片的PHY接口，实现以太网功能。此方法若要实现多网口、多光口的传输，需要通过SERDES级联多块交换机芯片，这样增加了开发成本，增大了功耗，且不利于故障的排查。
技术实现思路
本技术提供了一种光纤环网工业交换机，解决了现有工业交换机设计复杂，开发成本高，周期长，不利于故障的排查等问题。本技术可通过以下技术方案实现：一种光纤环网工业交换机，包括主控制器，所述主控制器与PHY模块、存储模块、电压监视模块、交换机模块相连，所述交换机模块与低电压保护模块、多个光模块及多个第一网口模块相连，所述PHY模块和第二网口模块相连，电源模块为各个模块提供电源；所述电压监视模块用于监控主控制器的工作状态；所述低电压保护模块用于为交换机模块提供低电压保护，以防掉电数据丢失。进一步，所述PHY模块通过信号隔离模块与第二网口模块相连，所述主控制器模块通过SMI接口与交换机模块相连，通过RMII接口和PHY模块相连。进一步，所述交换机模块通过信号隔离模块和各个光模块相连，也通过信号隔离模块和各个第一网口模块相连。进一步，所述光模块设置有两个，所述第一网口模块设置有五个，所述主控制器采用型号为STM32F107的芯片。本技术有益的技术效果在于：本技术的工业交换机增加了单独的PHY模块，与采用自带MAC功能的主控制器结合，通过第二网口模块直接实现了与以太网的通信功能；同时将自带MAC功能的主控制器、单独的PHY模块与交换机模块结合实现了交换机的功能，释放了交换机模块本身的引脚，降低了程序设计的复杂性，增加了可操作性，提高了运行速率，也增加了利用交换机模块实现更多功能的可能性。另外，增加电压监视模块作为看门狗，能够保护数据的安全性，防止程序无限制的运行造成的死循环；利用低电压保护模块为交换机模块提供低电压保护，保证数据掉电不丢失。附图说明图1为本技术的电路连接框图。具体实施方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本技术的具体实施方式。如图1所示，本技术提供了一种光纤环网工业交换机，包括主控制器，该主控制器与PHY模块、存储模块、电压监视模块、交换机模块相连，该交换机模块与低电压保护模块、两个光模块及五个第一网口模块相连，该PHY模块和第二网口模块相连，电源模块为各个模块提供电源。电压监视模块用于监控主控制器的工作状态；低电压保护模块用于为交换机模块提供低电压保护，以防掉电数据丢失。PHY模块通过信号隔离模块与第二网口模块相连，主控制器模块通过SMI接口与交换机模块相连，通过RMII接口和PHY模块相连。交换机模块通过信号隔离模块和各个光模块相连，也通过信号隔离模块和各个第一网口模块相连。主控制器采用型号为STM32F107的高性能ARM单片机，以太网接口支持10Mb/s和100Mb/s速率；专用的DMA控制器能够,高速地传输数据；支持VLAN模式；半双工/双工模式；支持MAC控制层；内置32位CRC校验。在主控制器和交换机模块之间还设置25M晶振，该25M晶振通过主控制器倍频达到50HZ为交换机模块提供时钟信号。光模块采用光纤收发模块ATR-011XXCT，支持2对上联冗余的100Base-FX单模或多模光纤接口；第一网口模块和第二网口模块采用10/100Base-TX以太网RJ45端口，用户根据需求可灵活配置。具有信息容量大、保密性好、重量轻、体积小、无中继、传输距离长等优点。交换机模块采用型号为88E6095的芯片，88E6095芯片是Marvell公司设计的一款网络交换芯片，该芯片集成了MAC和PHY，有11个端口，可以提供三个千兆的以太网网口和8个百兆的以太网网口，可以直接与光纤模块，网口模块连接，时钟源频率25MHz。PHY模块采用型号为DM9161芯片作为以太网PHY芯片，与主控制器STM32F107芯片上引脚一一对应相连可以实现由ARM芯片控制的以太网通讯。信号隔离模块采用型号为HY60161681E的以太网络变压器，利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲，可以隔离外界干扰信号，对信号电平耦合。存储模块采用型号为SST25VF016B的FLASH芯片；电压监视模块采型号为MAX706的芯片；低电压保护模块采用TRPRV5，经过严密的工艺设计，可以实现模块功耗低至3W，实现低功耗。本技术的工作原理如下：主控制器STM32F107作为主控芯片进行数据的接收与处理，构建IP数据包，PHY模块DM9161作为外接PHY芯片，与主控芯片内嵌的MAC层实现以太网通信。用户使用PC终端通过光模块或第一网口模块将数据传入主控制器，主控制器处理接收到的数据，多余的数据存在存储模块中，等待调用。主控制器与PHY模块、第二网口模块完成以太网通信，通过SMI接口配置交换机模块接收数据，将接收到的数据通过第一网口模块或者光模块转发出去。其中，五个10/100Base-TX以太网RJ45端口，每个端口能提供专门的链接直接到终端设备，或在终端设备前连接另一个光纤自愈环网模块/集线器，用做共享链接。光纤自愈环网模块还具有2对上联冗余的100Base-FX单模或多模光纤接口，利用上联冗余光纤接口可以组成光纤冗余环网，系统在出现故障时环网冗余倒换时间小于100us/模块。本技术技术要求如下：1、以太网指标以太网接口：支持5路以太网接口,其中可任意配置为电口或光口。冗余环网口：5路以太网接口可以任意配置其中2个为冗余环网口标准：10Base-T/100Base-T，IEEE802.3xFlowControlandBack-pressure协议：支持TCP、UDP、HTTP、DHCP、DNS速率：10Mbps/100Mbps工作方式：全双工或半双工工作模式：TCPServer、TCPClient等多种工作模式2、电源指标电源输入：DC5V4、工作环境工作温度：-40℃～85℃.5～95％RH湿度/-40℃～85℃.5～95％RH湿度存储温度：-40℃～85℃.5～95％RH湿度/-40℃～85℃.5～95％RH湿度功能指标：·单板支持5个端口(5-FE)，其中任意两个FE端口为冗余环网口·即插既用的冗余环网协议(自愈时间<20ms本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤环网工业交换机，其特征在于：包括主控制器，所述主控制器与PHY模块、存储模块、电压监视模块、交换机模块相连，所述交换机模块与低电压保护模块、多个光模块及多个第一网口模块相连，所述PHY模块和第二网口模块相连，电源模块为各个模块提供电源；所述电压监视模块用于监控主控制器的工作状态；所述低电压保护模块用于为交换机模块提供低电压保护，以防掉电数据丢失。

【技术特征摘要】
1.一种光纤环网工业交换机，其特征在于：包括主控制器，所述主控制器与PHY模块、存储模块、电压监视模块、交换机模块相连，所述交换机模块与低电压保护模块、多个光模块及多个第一网口模块相连，所述PHY模块和第二网口模块相连，电源模块为各个模块提供电源；所述电压监视模块用于监控主控制器的工作状态；所述低电压保护模块用于为交换机模块提供低电压保护，以防掉电数据丢失。2.根据权利要求1所述的光纤环网工业交换机，其特征在于：所述PHY模...

【专利技术属性】
技术研发人员：范蕊，张莉萍，陈宇晨，李水清，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：新型
国别省市：上海,31