本實用新型屬于控制領(lǐng)域，涉及一種以太網(wǎng)信號和串口信號與SPI信號(串行外設(shè)接口信號)的轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

目前在市場中，產(chǎn)品要求同時支持多種方式通信，例如RS232、RS485、RJ45、wifi、USB等，若要將幾種通信方式均集中在同一控制卡中，增加了產(chǎn)品開發(fā)難度和周期，加大了后期產(chǎn)品維護難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)與SPI間、串口與SPI間相互通信的以太網(wǎng)信號和串口信號與SPI信號的轉(zhuǎn)換裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的以太網(wǎng)信號和串口信號與SPI信號的轉(zhuǎn)換裝置包括嵌入式處理器，以太網(wǎng)模塊，串口模塊，SPI接口；所述嵌入式處理器分別與以太網(wǎng)模塊、串口模塊和SPI接口連接；以太網(wǎng)通過以太網(wǎng)模塊、嵌入式處理器、SPI接口與外設(shè)進行通信，由嵌入式處理器完成以太網(wǎng)信號與SPI信號之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；串口通過串口模塊、嵌入式處理器、SPI接口與外設(shè)進行通信，由嵌入式處理器完成串口信號與SPI信號之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。

本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)與SPI之間、串口與SPI之間的相互通信，通信方式靈活方便，結(jié)構(gòu)簡單。

進一步，本實用新型還包括存儲芯片，所述存儲芯片與嵌入式處理器連接。

存儲芯片采用SPI模式與嵌入式處理器通信，用于存儲網(wǎng)絡(luò)地址，可實時更改網(wǎng)段等信息，實現(xiàn)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)地址可調(diào)的功能。

所述以太網(wǎng)模塊包括以太網(wǎng)PHY控制器和以太網(wǎng)接口；以太網(wǎng)接口通過以太網(wǎng)PHY控制器與嵌入式處理器連接。

所述以太網(wǎng)模塊還可以包括網(wǎng)絡(luò)變壓器；以太網(wǎng)接口通過網(wǎng)絡(luò)變壓器與以太網(wǎng)PHY控制器連接。

所述網(wǎng)絡(luò)變壓器主要用于信號電平耦合，增強信號使其傳輸距離更遠，同時使以太網(wǎng)PHY控制器與外部隔離，以提高整個裝置的抗干擾能力。

所述串口模塊包括USB轉(zhuǎn)串口芯片和USB接口；USB接口通過USB轉(zhuǎn)串口芯片與嵌入式處理器連接，USB轉(zhuǎn)串口芯片用于信號的電平轉(zhuǎn)換，嵌入式處理器用于完成USB信號與SPI信號之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。

所述串口模塊還可以包括串口選擇接口；嵌入式處理器通過串口選擇接口與USB轉(zhuǎn)串口芯片連接。

所述串口模塊還可以包括雙向電平轉(zhuǎn)換模塊；串口選擇接口通過雙向電平轉(zhuǎn)換模塊與串口接口連接，雙向電平轉(zhuǎn)換模塊用于信號的電平轉(zhuǎn)換，嵌入式處理器用于完成串口信號與SPI信號之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。

嵌入式處理器可以通過串口選擇接口選擇與USB轉(zhuǎn)串口芯片或是與雙向電平轉(zhuǎn)換模塊進行通信。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1是本實用新型的以太網(wǎng)信號和串口信號與SPI信號的轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是以太網(wǎng)模塊原理示意圖。

圖3是串口模塊原理示意圖。

圖4是以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)SPI協(xié)議轉(zhuǎn)換示意圖。

圖5是是SPI轉(zhuǎn)以太網(wǎng)/串口協(xié)議轉(zhuǎn)換示意圖。

具體實施方式

為了更好理解本實用新型，下面將結(jié)合說明書附圖，針對本實用新型涉及到的技術(shù)方案進行說明。所說明的內(nèi)容僅僅是以太網(wǎng)信號和串口信號轉(zhuǎn)換SPI信號的一部分，不是全部的內(nèi)容。

如圖1所示，本實用新型的以太網(wǎng)信號和串口信號與SPI信號的轉(zhuǎn)換裝置包括嵌入式處理器，存儲芯片，以太網(wǎng)模塊，串口模塊，SPI接口；所述嵌入式處理器分別與存儲芯片，以太網(wǎng)模塊、串口模塊和SPI接口連接；以太網(wǎng)通過以太網(wǎng)模塊、嵌入式處理器、SPI接口與外設(shè)進行通信，由嵌入式處理器完成以太網(wǎng)信號與SPI信號之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；串口通過串口模塊、嵌入式處理器、SPI接口與外設(shè)進行通信，由嵌入式處理器完成串口信號與SPI信號之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。存儲芯片采用SPI模式與嵌入式處理器通信，用于存儲網(wǎng)絡(luò)地址，可實時更改網(wǎng)段等信息，實現(xiàn)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)地址可調(diào)的功能。

嵌入式處理器采用型號為STM32F407VGT6STM32的STM32控制芯片，其外圍電路包括電源、復(fù)位模塊、JTAG接口和晶振，以使嵌入式處理器能夠正常工作，其中的晶振采用25M晶振。

如圖2所示，以太網(wǎng)模塊包括以太網(wǎng)PHY控制器、網(wǎng)絡(luò)變壓器和以太網(wǎng)接口；以太網(wǎng)接口通過網(wǎng)絡(luò)變壓器與以太網(wǎng)PHY控制器連接，以太網(wǎng)PHY控制器與嵌入式處理器連接。其中網(wǎng)絡(luò)變壓器主要用于信號電平耦合。其一，可以增強信號，使其傳輸距離更遠；其二，使嵌入式處理器和以太網(wǎng)PHY控制器與外部隔離，使整個轉(zhuǎn)換裝置抗干擾能力大大增強，而且對構(gòu)成轉(zhuǎn)換裝置的各芯片增加了很大的保護作用；其三，當接到不同電平(如有的以太網(wǎng)PHY控制器是2.5V，有的以太網(wǎng)PHY控制器是3.3V)的網(wǎng)口時，不會對彼此相互通信的設(shè)備造成影響。

所述以太網(wǎng)PHY控制器采用DP83848VV芯片，該芯片采用50M晶振；當復(fù)位模塊復(fù)位后，以太網(wǎng)PHY控制器進入復(fù)位狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)變壓器采用H1102NL芯片，以太網(wǎng)接口采用RJ45接口。

如圖3所示，所述串口模塊包括串口選擇接口，USB轉(zhuǎn)串口芯片，USB接口，雙向電平轉(zhuǎn)換模塊，串口接口；USB接口通過USB轉(zhuǎn)串口芯片與串口選擇接口連接，串口接口通過雙向電平轉(zhuǎn)換模塊與串口選擇接口連接；串口選擇接口與嵌入式處理器連接。

所述USB轉(zhuǎn)串口芯片采用CP2102芯片，用于將USB信號轉(zhuǎn)換為usart電平信號。

所述雙向電平轉(zhuǎn)換模塊采用MAX3232串口芯片，用于將串口信號轉(zhuǎn)換為usart電平信號；串口接口采用RJ45(與以太網(wǎng)接口共用一個RJ45，應(yīng)用以太網(wǎng)未用到的引腳)。

以太網(wǎng)與串口通信均采用中斷方式進行，通過標志位的賦值，確定信號處理模式。

表1為以太網(wǎng)/串口輸入的協(xié)議定義，通信內(nèi)容為286個字節(jié)數(shù)據(jù)，包括包頭、控制位、數(shù)據(jù)段、數(shù)據(jù)校驗位?？刂莆话诤途W(wǎng)絡(luò)接口標識，用于標注當前通信方式；包含讀取和設(shè)置指令，用于IP地址等信息的讀取和設(shè)置。數(shù)據(jù)段為以太網(wǎng)/串口與SPI間需要轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，數(shù)據(jù)校驗為確保數(shù)據(jù)的完整性。

表1

如圖4所示，以太網(wǎng)/串口數(shù)據(jù)傳輸?shù)角度胧教幚砥?STM32STM32控制芯片)中，STM32控制芯片對接收到數(shù)據(jù)進行處理，將D4～D19數(shù)據(jù)分離出來，判斷接收到數(shù)據(jù)中的標志位，確定將要進行的操作即讀取、設(shè)置、服務(wù)器狀態(tài)等；將D20～I數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SPI數(shù)據(jù)傳輸出去，實現(xiàn)以太網(wǎng)/串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SPI數(shù)據(jù)。

如圖5所示，SPI數(shù)據(jù)經(jīng)STM32控制芯片，添加標志位、狀態(tài)位等數(shù)據(jù)，將SPI的270字節(jié)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為286字節(jié)的數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)/串口傳輸出去，完成SPI與以太網(wǎng)/串口信號的轉(zhuǎn)換。

STM32控制芯片傳輸至SPI接口的數(shù)據(jù)，D11為奇偶校驗，其校驗方法為：D11＝D7+D8+D9+,取低8位。

針對STM32控制芯片，接收數(shù)據(jù)時，以太網(wǎng)和串口均使用中斷模式，當以太網(wǎng)和串口有一種通信方式傳輸數(shù)據(jù)時，中斷發(fā)生將標志位置位，進入相應(yīng)處理函數(shù)，根據(jù)通信協(xié)議處理數(shù)據(jù)，進行以太網(wǎng)/串口與SPI轉(zhuǎn)換。