可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器及其实现方法技术

本发明专利技术提供一种可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器及其实现方法，采用多接口模块方案，将串口和CAN接口分布于多个独立的接口模块上，一台主控单元通过USB接口和其他负责串口和CAN通讯业务的接口模块进行通讯；通过这种措施，串口或CAN接口的中断信号由多个独立的接口模块承担，主控单元负责“网络中断”和少量的USB中断，从而解决单个主控单元由于过多的“网络中断”+“接口中断”无法实现多个接口的接口服务器的难题，降低多口接口服务器的实现难度和成本；每一个接口模块可扩展串口或CAN接口，可适用于更多的工业应用场合。可适用于更多的工业应用场合。可适用于更多的工业应用场合。

【技术实现步骤摘要】
可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器及其实现方法


[0001]本专利技术涉及通信领域，更具体地，涉及一种可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器及其实现方法。

技术介绍

[0002]目前工业现场仍然存在很多利用RS485/422/232,CAN等工业总线实现工业自动化数据采集和控制的工业自动化应用；由于此类工业总线通常通信距离比较有限，无法满足当前工业4.0的需求；所以很多厂家推出了RS485/422/232转Ethernet的串口服务器，以及CAN转Ethernet的CAN服务器来利用无处不在的以太网技术，扩展工业现场总线的通信距离。
[0003]1)比较常见的串口服务器是1/2/4/8/16/32口串口服务器；最多也是32口串口服务器；当现场需要超过32口服务器时，将面临无设备可用的场景。
[0004]2)CAN服务器的接口数量一般为1到4个CAN接口，8个CAN接口甚至32个CAN接口的服务器是非常少的。
[0005]3)一般串口服务器和CAN服务器是两种独立的产品类型，在某些既需要串口，也需要CAN接口的服务器的场合就需要安装两个以上的设备才能满足需求。目前还没有一款将多路串口和CAN接口集成在一个设备上，并且可以根据工业现场需要直接配置为串口或CAN服务器的产品。
[0006]4)在单个CPU上通过总线扩展多路串口设备或CAN接口时，由于CPU外设的硬件中断和软中断过多，导致CPU负载过重，从而使整机的性能下降，无法满足多路串口或CAN服务器高波特率数据传输需求。如果使用高性能CPU，将导致产品成本直线上升，并且不能有效降低外设中断过多对CPU性能的负面影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器及其实现方法，能够对串口和CAN接口进行扩展，适用于更多的工业应用场合。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器，包括主控单元和多个接口模块，所述主控单元集成有USB主机设备，每一个所述接口模块集成有USB从机设备，每一个USB从机设备通过USB集线器与所述USB主机设备通信连接，所述USB主机设备、USB集线器和USB从机设备组成USB接口，每一个所述接口模块自带多路接口，每一路接口为串口或CAN接口，每一个所述接口模块通过自带接口与外界接口设备进行数据通信。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
[0010]可选的，所述接口模块为NXP LPC55XX芯片，所述NXP LPC55XX芯片自带8路Flexcomm接口，由所述Flexcomm接口扩展串口或CAN接口。
[0011]可选的，每一个所述Flexcomm接口包括FC_TXD_MOSI、FC_RXD_MISO、FC_SCK、FC_SSEL四个功能引脚，每一个NXP LPC55XX芯片包括一个GPIO引脚，8路Flexcomm接口共用所述GPIO引脚；当Flexcomm接口工作在UART模式时，只使用FC_TXD_MOSI、FC_RXD_MISO两个引脚，分别作为串口的TXD端口和RXD端口；当Flexcomm接口工作在SPI模式时，Flexcomm接口的四个引脚全部使用，分别作为CAN接口的MOSI、MISO、SCK和SSEL端口。
[0012]可选的，由所述Flexcomm接口扩展串口或CAN接口，包括：
[0013]所述Flexcomm接口的FC_TXD_MOSI、FC_RXD_MISO、FC_SCK、FC_SSEL四个功能引脚分别连接到第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的D1、D2、D3和D4引脚，所述NXP LPC55XX芯片的GPIO引脚连接所述第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的选通控制引脚SEL1、SEL2、SEL3和SEL4；所述第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1A引脚连接串口转换芯片的TXD端口，S2A引脚连接串口转换芯片的RXD引脚，S3A引脚和S4A引脚闲置不用，所述第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1B、S2B、S3B和S4B四个引脚分别连接SPI转CAN控制器芯片的SI引脚、SO引脚、CLK引脚和CS引脚。
[0014]所述串口转换芯片的TX/A引脚和RX/B引脚分别连接第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1A引脚和S2A引脚，所述SPI转CAN控制器芯片的CAN_TXD引脚和CAN_RXD引脚连接CAN收发器TJA1051芯片，所述CAN收发器TJA1051芯片的CAN_H引脚和CAN_L引脚分别连接第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1B引脚和S2B引脚，第二单刀双掷开关芯片的D1引脚和D2引脚与对外接口相连，所述第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的选通控制引脚SEL1、SEL2、SEL3和SEL4均与所述NXP LPC55XX芯片的GPIO引脚连接。
[0015]可选的，当串口/CAN服务器的指定对外接口被配置为串口功能时，相应的NXP LPC55XX芯片将GPIO引脚置为高电平，第一单刀双掷开关芯片TMUX1134和第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的D1、D2、D3和D4以及S1A、S2A、S3A和S4A分别导通，并将对应的Flexcomm接口配置为UART模式，配合串口转换芯片对串口进行扩展；
[0016]当串口/CAN服务器的指定对外接口被配置为CAN功能时，相应的NXP LPC55XX芯片将GPIO引脚置为低电平，第一单刀双掷开关芯片TMUX1134和第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的D1、D2、D3和D4以及S1B、S2B、S3B和S4B分别导通，并将对应的Flexcomm接口配置为SPI模式，配合SPI转CAN控制器芯片和CAN收发器TJA1051芯片，对CAN接口进行扩展。
[0017]可选的，每一个所述NXP LPC55XX芯片包括MCU单元、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4；
[0018]所述电阻R1和电阻R2串联连接在VCC和地线之间，所述电阻R3和所述电阻R4串联连接在VCC和地线之间，所述MCU单元的引脚Gpio1连接在电阻R1和电阻R2之间，所述MCU单元的引脚Gpio2连接在电阻R3和电阻R4之间；
[0019]通过MCU单元的引脚Gpio1和引脚Gpio2的不同电平确定本NXP LPC55XX芯片在所有接口模块中的序列号。
[0020]可选的，接口模块启动后，等待主控单元下发配置命令，如果主控单元下发的参数配置接口为串口，则将接口模块中对应的Flexcomm接口配置为串口模式，并加载串口转换芯片的驱动；
[0021]如果主控单元下发的参数配置接口为CAN接口，则将接口模块中对应的Flexcomm接口配置为SPI模式，并加载SPI转CAN控制器芯片和CAN收发器TJA1051芯片的驱动。
[0022]可选的，所述主控单元中还包括网络接口，所述串口/CAN转以太网服务器通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器，其特征在于，包括主控单元和多个接口模块，所述主控单元集成有USB主机设备，每一个所述接口模块集成有USB从机设备，每一个USB从机设备通过USB集线器与所述USB主机设备通信连接，所述USB主机设备、USB集线器和USB从机设备组成USB接口，每一个所述接口模块自带多路接口，每一路接口为串口或CAN接口，每一个所述接口模块通过自带接口与外界接口设备进行数据通信。2.根据权利要求1所述的可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器，其特征在于，所述接口模块为NXP LPC55XX芯片，所述NXP LPC55XX芯片自带8路Flexcomm接口，由所述Flexcomm接口扩展串口或CAN接口。3.根据权利要求2所述的可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器，其特征在于，每一个所述Flexcomm接口包括FC_TXD_MOSI、FC_RXD_MISO、FC_SCK、FC_SSEL四个功能引脚，每一个NXP LPC55XX芯片包括一个GPIO引脚，8路Flexcomm接口共用所述GPIO引脚；当Flexcomm接口工作在UART模式时，只使用FC_TXD_MOSI、FC_RXD_MISO两个引脚，分别作为串口的TXD端口和RXD端口；当Flexcomm接口工作在SPI模式时，Flexcomm接口的四个引脚全部使用，分别作为CAN接口的MOSI、MISO、SCK和SSEL端口。4.根据权利要求3所述的可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器，其特征在于，由所述Flexcomm接口扩展串口或CAN接口，包括：所述Flexcomm接口的FC_TXD_MOSI、FC_RXD_MISO、FC_SCK、FC_SSEL四个功能引脚分别连接到第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的D1、D2、D3和D4引脚，所述NXP LPC55XX芯片的GPIO引脚连接所述第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的选通控制引脚SEL1、SEL2、SEL3和SEL4；所述第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1A引脚连接串口转换芯片的TXD端口，S2A引脚连接串口转换芯片的RXD引脚，S3A引脚和S4A引脚闲置不用，所述第一单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1B、S2B、S3B和S4B四个引脚分别连接SPI转CAN控制器芯片的SI引脚、SO引脚、CLK引脚和CS引脚。所述串口转换芯片的TX/A引脚和RX/B引脚分别连接第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1A引脚和S2A引脚，所述SPI转CAN控制器芯片的CAN_TXD引脚和CAN_RXD引脚连接CAN收发器TJA1051芯片，所述CAN收发器TJA1051芯片的CAN_H引脚和CAN_L引脚分别连接第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的S1B引脚和S2B引脚，第二单刀双掷开关芯片的D1引脚和D2引脚与对外接口相连，所述第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的选通控制引脚SEL1、SEL2、SEL3和SEL4均与所述NXP LPC55XX芯片的GPIO引脚连接。5.根据权利要求4所述的可配置多路接口的串口/CAN转以太网服务器，其特征在于，当串口/CAN服务器的指定对外接口被配置为串口功能时，相应的NXP LPC55XX芯片将GPIO引脚置为高电平，第一单刀双掷开关芯片TMUX1134和第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的D1、D2、D3和D4以及S1A、S2A、S3A和S4A分别导通，并将对应的Flexcomm接口配置为UART模式，配合串口转换芯片对串口进行扩展；当串口/CAN服务器的指定对外接口被配置为CAN功能时，相应的NXP LPC55XX芯片将GPIO引脚置为低电平，第一单刀双掷开关芯片TMUX1134和第二单刀双掷开关芯片TMUX1134的D1、D2、D3和D4以及S1B、S2B、S3B和S4B分别导通，并将对应的Flexcomm接口配置为SPI模式，配合SPI转CAN控制器芯片和CAN收发器TJA1051芯片，对CAN接口进行扩展。6.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张朋飞，郑松峰，周厚明，
申请(专利权)人：武汉迈威通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：