一种基于AT91M40800的多串口总线系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ＡＴ９１Ｍ４０８００的多串口总线系统，包括微控制器单元、以太网接口单元、ＣＡＮＢＵＳ接口单元、ＲＳ－４８５接口单元以及红外遥控接口单元，并将以太网接口单元、ＣＡＮＢＵＳ接口单元通过并行总线与微控制器相连，ＲＳ－４８５接口单元通过串行总线与微控制器相连，红外遥控接口单元通过并行Ｉ／Ｏ接口与微控制器相连，第三方设备通过多串口系统接入现有监测监控网络，避开了网络接口类型和协议种类繁多的现场网络，有效的解决了由于技术不公开第三方设备无法接入现有网络的难题，并能够很好的解决煤矿监测监控系统的维护、升级、设备补套以及选择等问题，避免了系统和设备的重复购置，降低了投资和维护费用，完善了煤矿监测监控系统，特别实用于煤矿井下监测监控系统网络连接设备。

A multi serial bus system based on AT91M40800

The invention discloses a multi serial bus system based on AT91M40800, which includes a micro controller unit, an Ethernet interface unit, CANBUS interface unit, RS-485 interface unit and infrared remote control interface unit, and Ethernet interface unit, CANBUS interface unit is connected with the micro controller through the parallel line, RS 485 is connected with the microcontroller serial interface unit by bus, infrared remote control interface unit through the parallel I / O interface is connected with the microcontroller and third party devices through a multi serial port system to access existing monitoring network, avoiding the network interface protocol type and variety of network, effectively solve the problem because the technology is not open third party device is not connected to the existing network, and to solve the coal mine monitoring well Maintenance and control system, and set up the upgrade equipment selection, avoiding system and equipment to repeat purchase, reducing the investment and maintenance costs, improve the mine monitoring system, especially useful in monitoring system of coal mine network connection equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤矿井下监测监控系统网络连接设备，尤其是通过该设备可以增强监测监控系统网络兼容性的一种基于AT91M40800的多串口总线系统。
技术介绍
随着煤矿监测监控系统的普及应用，矿井安全生产管理效率和水平大大提高，但是由于煤矿监测监控系统技术标准不统一、通讯接口和协议种类繁多，造成了国内外各厂商系统和设备间通讯无法兼容的现象。通过智能分站尽可能的扩大本网络的兼容性或者对智能分站和第三方设备进行改进是大多数厂商所采用的方法。由于智能分站是在满足本网络功能要求的基础上，进一步实现和扩展兼容性，因此其网络兼容性不强，网络扩展受到限制。通过修改连接双方的接口和协议类型，虽然可以暂时解决用户的燃眉之急，但是，也给系统带来了可维护性差、升级困难等问题，而且当采用的协议不公开时，这种修改就无法实现。因此，研制一种能增强网络兼容性的设备是我国煤矿监测监控系统发展的当务之急。通过多串口系统设备增强网络兼容性的方案，能够解决这些问题。
技术实现思路
本专利技术是一种基于AT91M40800的多串口总线系统，并以提供一种基于AT91M40800的多串口总线系统的硬件结构为目的，为增强煤矿监测监控系统的网络兼容性提供硬件支持。该硬件平台配合相应的软件资源就可以使采用不同接口类型和/或不同协议类型的设备接入现有网络，解决煤矿监测监控系统可维护性差、升级困难等问题。 本专利技术一种基于AT91M40800的多串口总线系统，包括微控制器单元、以太网接口单元、CAN总线接口单元、RS-485总线接口单元以及红外遥控接口单元。 所述微控制器单元包括微控制器MCU、扩展的数据存储器RAM、Flash存储器以及调试的JTAG接口。数据存储器RAM和Flash存储器通过16位并行总线与MCU相连。 所述以太网接口单元包括以太网控制器、网络变压器以及网络接口RJ45。以太网控制器通过两路串行总线与网络变压器一侧相连接，网络变压器的另一侧与网络接头RJ45相连接； 所述CAN总线接口单元包括读写时序产生单元、CAN总线控制器、隔离器件和CAN总线驱动器。CAN总线控制器的八位数据线/地址线与微控制器MCU的低八位数据线相连接，CAN总线控制器的控制总线经时序产生单元与微控制器MCU的地址控制线、片选线、读写线相连接； 所述的RS-485总线接口单元包括电源和逻辑隔离单元以及RS-485总线驱动器。接口工作电源通过隔离电源与微机电源相连接，RS-485总线驱动器通过逻辑隔离器件与微控制器MCU串行接口相连接。 所述的红外遥控接口单元包括红外遥控器以及红外接收器。解码器的地址已经固定选择，解码器的数据输出接口与微控制器MCU的并行I/O接口相连接，数据输入通过串行引脚与红外一体化接收头相连接。遥控器与多串口系统分离设计，红外编码器输出引脚与红外发光二极管相连接，直接输出38kHz载波信号，遥控距离15m。 本专利技术将上述各模块，以太网接口单元、CAN总线接口单元通过并行总线与微控制器相连接，RS-485总线接口单元通过串行总线与微控制器相连接，红外遥控接口单元通过并行I/O接口与微控制器相连接，构成多串口总线系统。 本专利技术实施上述一种基于AT91M40800的多串口总线系统的技术方案所具有的优点与积极效果在于微控制器单元固化了一个操作系统μC/OS-II，可以进行多任务的处理。移植了一个以太网协议栈TCP/IP协议，该协议栈具备了以太网协议栈TCP/IP协议的基本功能；实现了一个基于CAN总线接口的103规约的主站协议，一个基于RS-485总线接口的Modbus主站协议。还固化了如特征所述的以太网接口单元、CAN总线接口单元、RS-485总线接口单元以及红外遥控接口单元的驱动程序和协议转换的应用程序。 本专利技术所具有的优点与积极效果还在于第三方设备通过多串口系统接入现有监测监控网络，既避开了网络接口类型和协议种类繁多的现场网络，也有效的解决了由于技术不公开第三方设备无法接入现有网络的难题。该系统的开发能够很好的解决煤矿监测监控系统的维护和升级、设备的补套和选择等问题，使系统的选择不受厂家的制约，设备的选择和添加不依赖于系统，完善了煤矿监测监控系统，降低了投资和维护费用，避免了系统和设备的重复购置。这对确保煤矿安全生产，高效生产具有重要的现实意义。 附图说明 图1是本专利技术的微控制器单元结构原理图 图2是本专利技术的以太网接口单元和CANBUS接口单元结构原理图 图3是本专利技术的红外遥控接口单元结构原理图 具体实施例方式 本专利技术结合附图用实施例来进一步详细描述如下 如图1、图2所示，一种基于AT91M40800的多串口总线系统，包括微控制器单元、以太网接口单元、CAN总线接口单元、RS-485总线接口单元以及红外遥控接收单元。其中 所述的微控制器单元包括微控制器、扩展的数据存储器RAM U02、Flash存储器U01、显示单元以及用于调试的JTAG接口JTAG20。 所述的以太网接口单元包括以太网控制器U03、网络变压器U031以及RJ45网络接口RJ45。 所述的CAN总线接口单元包括读写时序产生单元U07、CAN总线控制器U04、隔离器件B01、B02和CANBUS驱动器U041。 所述的RS-485总线接口单元包括隔离电源U11和逻辑隔离单元B03、B04、B05以及RS-485总线驱动器U09。 所述的红外遥控接收单元包括红外接收解码器U06以及红外一体化接收头T。 对上述各模块，以太网接口单元、CAN总线接口单元通过并行总线与微控制器相连接，RS-485接口单元通过串行总线与微控制器相连接，红外遥控接收单元通过并行I/O接口与微控制器相连接。 本专利技术对所述的微控制器单元，微控制器MCU采用了爱特梅尔ATMEL公司的ARM芯片，扩展了一片256×16高速数据存储器RAM U02和一片64×16的Flash存储器U01，扩展器件通过16位并行总线与MCU相连。显示器主要显示多串口的初始化界面，硬件及软件版本状况、各个通讯总线节点状态、各个通讯接口协议类型以及各个通讯总线的在线辅助调试工具。显示单元通过串行接口与微控制器MCU相连接。 本专利技术对所述的以太网接口单元，选用了REALTEK公司的以太网控制器U03，16位数据总线，跳线工作方式，自动探测接口类型，以太网控制器通过两路串行总线与网络变压器一侧相连接，网络变压器U031的另一侧与RJ45网络接头相连接。 本专利技术对所述的CAN总线接口单元，CAN总线控制器U04的八位复用数据/地址线与微控制器MCU的低八位数据线相连接，工作在pelican，单滤波模式。CAN总线控制器的控制总线经时序产生单元U07与微控制器MCU的地址控制线、片选线、读写线相连接。总线驱动器U041工作在高速模式。 本专利技术对所述的RS-485总线接口单元，接口工作电源通过隔离电源U11与微机电源相连接，RS-485总线驱动器通过逻辑隔离器件BO3、BO4、BO5与MCU串行接口相连接。RS-485接口采用了本质安全设计电路可以直接与外界连接。 本专利技术对所述的红外遥控接收单元，解码器U06的地址已经固定选择，解码器的数据输出接口与MCU的并行I/O接口相连接，解码器VT引脚作为键本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＡＴ９１Ｍ４０８００的多串口总线系统，包括微控制器单元、以太网接口单元、ＣＡＮ总线接口单元、ＲＳ－４８５总线接口单元以及红外遥控接口单元，其特征在于：所述的微控制器单元包括微控制器、扩展的数据存储器ＲＡＭ（Ｕ０２）、Ｆｌａｓ ｈ存储器（Ｕ０１）以及调试的ＪＴＡＧ接口（ＪＴＡＧ２０）；数据存储器ＲＡＭ（Ｕ０２）、Ｆｌａｓｈ存储器（Ｕ０１）通过１６位并行总线与微控制器ＭＣＵ（Ｕ００）相连；所述的以太网接口单元包括以太网控制器、网络变压器（Ｕ０３１）以及ＲＪ４ ５网络接口（ＲＪ４５）；以太网控制器（Ｕ０３）通过两路串行总线与网络变压器（Ｕ０３１）一侧相连接，网络变压器（Ｕ０３１）的另一侧与ＲＪ４５网络接口（ＲＪ４５）相连接；所述的ＣＡＮ总线接口单元包括读写时序产生单元（Ｕ０７）、ＣＡＮ总线 控制器（Ｕ０４）、隔离器件（Ｂ０１、Ｂ０２）和ＣＡＮ总线驱动器（Ｕ０４１）；ＣＡＮ总线控制器（Ｕ０４）的八位数据线／地址线与微控制器ＭＣＵ的低八位数据线相连接，ＣＡＮ总线控制器的控制总线经时序产生单元（Ｕ０７）与微控制器ＭＣＵ（Ｕ００）的地址控制线、片选线、读写线相连接；所述的ＲＳ－４８５总线接口单元包括电源（Ｕ１１）和逻辑隔离单元（Ｂ０３、Ｂ０４、Ｂ０５）以及ＲＳ－４８５总线驱动器（Ｕ０９）；接口工作电源通过隔离电源（Ｕ１１）与微机电源相连接，ＲＳ－４８５总线驱动器 （Ｕ０９）通过逻辑隔离器件（Ｂ０３、Ｂ０４、Ｂ０５）与微控制器ＭＣＵ（Ｕ００）串行接口相连接；所述的红外遥控接口单元包括红外遥控器以及红外接收器；解码器（Ｕ０６）的地址已经固定选择，解码器的数据输出接口与微控制器ＭＣＵ（Ｕ００）的并 行Ｉ／Ｏ接口相连接，数据输入通过串行引脚与红外一体化接收头相连接；遥控器与多串口系统分离设计，红外编码器（Ｕ）输出引脚与红外发光二极管（Ｄ０）相连接，直接输出３８ｋＨｚ载波信号，遥控距离１５ｍ；将上述各模块，以太网接口单元、ＣＡＮ总 线接口单元通过并行总线与微控制器ＭＣＵ（Ｕ００）相连接，ＲＳ－４８５总线接口单元通过串行总线与微控制器ＭＣＵ（Ｕ００）相连接，红外遥控接口单元通过并行Ｉ／Ｏ接口与微控制器ＭＣＵ（Ｕ００）相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建成，阎显勇，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]