專利名稱：礦用本安型can總線分站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦用本安型CAN總線分站，是一種把現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號(hào)的設(shè)備，方便礦井工業(yè)以太網(wǎng)或者光纖傳輸，尤其適合于在煤礦井下含瓦斯及煤塵較多的危險(xiǎn)易燃易爆的環(huán)境中使用。
背景技術(shù)：
目前，我國井下安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)種類繁多，使用的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)多是90年代以前開發(fā)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，但不能將現(xiàn)有的基于現(xiàn)場總線的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場總線測控設(shè)備接入工業(yè)以太網(wǎng)，已經(jīng)成為煤礦通信發(fā)展迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)提供一個(gè)礦用本安型CAN總線分站，以解決煤炭井下基于CAN總線的控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)接入的問題。它不但可以用在一般場所，而且可以用在煤礦井下等特殊要求的場所。
本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的它包括電路部分和安裝電路部分的密閉殼體，電路主要由微控制器芯片U1、存儲(chǔ)芯片U2、U3、U4、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、現(xiàn)場總線接口和人機(jī)接口幾個(gè)主要部分組成，使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，兼容TCP/IP協(xié)議IPV4，具有遠(yuǎn)程web瀏覽管理和在線系統(tǒng)升級(jí)的功能。微控制器U1經(jīng)地址、數(shù)據(jù)總線以及片選和相應(yīng)的讀寫信號(hào)線與U2、U3、U4存儲(chǔ)器芯片連接，實(shí)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)信號(hào)的相互轉(zhuǎn)化。CAN總線數(shù)據(jù)由U6控制器經(jīng)地址數(shù)據(jù)復(fù)合線與處理器U1相連；以太網(wǎng)經(jīng)收發(fā)器U5與處理器U1相連。由主控制器U1統(tǒng)一對(duì)各控制芯片的片選及讀寫控制，完成數(shù)據(jù)在地址數(shù)據(jù)總線上的有效傳輸，實(shí)現(xiàn)該分站的功能。系統(tǒng)將所有的外圍模塊通過總線的方式與主控制器相連，實(shí)現(xiàn)總線協(xié)議與以太網(wǎng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，電源均采用本質(zhì)安全型，整個(gè)電路裝置在一個(gè)密閉的金屬或非金屬殼體中。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是礦用本安型CAN總線分站是一種新型的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，產(chǎn)品為本安型，主要用于煤礦井下安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，適用性強(qiáng)，可以解決煤炭井下基于CAN總線的控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)接入的問題，同時(shí)采用以“嵌入式Web服務(wù)器”技術(shù)，利用CGI接口，可以在動(dòng)態(tài)HTML頁面中顯示和調(diào)整設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)配置和控制數(shù)據(jù)參數(shù)。本實(shí)用新型礦用本安型CAN總線分站對(duì)其他工控系統(tǒng)如制藥工業(yè)過程控制、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控、石油化工系統(tǒng)的現(xiàn)場總線—以太網(wǎng)的接入具有借鑒意義。市場前景廣闊，發(fā)展?jié)摿薮蟆?br> 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型原理框圖；圖2是本實(shí)用新型電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型密閉容器外殼圖。
具體實(shí)施方式
如圖1的原理框圖所示，電路主要由嵌入式微控制器U1、內(nèi)存芯片U2、U3、U4、以太網(wǎng)收發(fā)器U5、現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊U6、U7等幾個(gè)主要部分組成，使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，。系統(tǒng)將所有的外圍模塊通過總線的方式與主控制器相連，實(shí)現(xiàn)總線協(xié)議與以太網(wǎng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
如圖1、圖2電路原理圖中的主要芯片功能是U1嵌入式微控制器，是電路的核心部分，主要實(shí)現(xiàn)將外圍模塊接收到的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部的軟件協(xié)議轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)信號(hào)或者將以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為其他的協(xié)議信號(hào)。
U2、U3、U4U2為SDRAM內(nèi)存芯片，用于執(zhí)行用戶的程序。U3和U4為FLASH ROM存儲(chǔ)芯片，用于存放BOOTLOADER、OS內(nèi)核、文件系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用程序。
U6、U7CAN控制器和收發(fā)器，主要完成CAN總線數(shù)據(jù)收集并通過控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線上，由ARM控制器來完成數(shù)據(jù)的處理工作。反之亦然。
U5以太網(wǎng)收發(fā)器，主要完成將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號(hào)后進(jìn)行收發(fā)用。
CAN總線分站控制器U1經(jīng)地址、數(shù)據(jù)總線以及片選和相應(yīng)的讀寫信號(hào)線與U2、U3、U4存儲(chǔ)器芯片相連，微控制器U1的地址總線ADDR0～ADDR21分別與U2的A0～A10、U3的A0～A19相連，U1的數(shù)據(jù)總線XDATA0～XDATA31分別與U2的DQ0～DQ31、U3的DQ0～DQ15、U4的D0～D7。U1的PH0～PH4連接到U5的PH0～PH4。CAN總線數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)信號(hào)的相互轉(zhuǎn)化，具體主要由U6控制器經(jīng)地址數(shù)據(jù)復(fù)合線與處理器U1相連；以太網(wǎng)經(jīng)收發(fā)器U5與處理器U1相連。由處理器U1統(tǒng)一對(duì)各控制芯片的片選及讀寫控制，完成數(shù)據(jù)在地址數(shù)據(jù)總線上的有效傳輸。CAN總線的數(shù)據(jù)通過收發(fā)器U7接收后，然后通過U6控制器將接收到的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，其中U6控制器有單獨(dú)的晶振，這樣主控制器就可對(duì)這些傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而通過協(xié)議轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號(hào)，通過U5發(fā)到以太網(wǎng)上。實(shí)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的互換。
權(quán)利要求1.一種礦用本安型CAN總線分站，其特征在于它由主要控制器U1、存儲(chǔ)模塊U2、U3、U4、以太網(wǎng)收發(fā)器U5、CAN總線控制器U6及CAN收發(fā)器U7幾個(gè)部分連接組成；使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，兼容TCP/IP協(xié)議IPV4，系統(tǒng)將所有的外圍模塊通過總線的方式與主控制器相連，實(shí)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，U6控制器經(jīng)地址數(shù)據(jù)復(fù)合線與控制器U1相連，以太網(wǎng)經(jīng)收發(fā)器U5與控制器U1連接，由控制器U1統(tǒng)一對(duì)各控制芯片的片選及讀寫控制，完成數(shù)據(jù)在地址數(shù)據(jù)總線上的有效傳輸，主控制器U1經(jīng)地址、數(shù)據(jù)總線以及片選和相應(yīng)的讀寫信號(hào)線與存儲(chǔ)模塊U2、U3、U4連接，實(shí)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)信號(hào)的相互轉(zhuǎn)化；CAN總線數(shù)據(jù)由控制器U6經(jīng)地址數(shù)據(jù)復(fù)合總線與主控制器U1連接，以太網(wǎng)收發(fā)器U5與主控制器U1連接，由主控制器U1統(tǒng)一對(duì)各控制模塊的片選及讀寫控制，完成數(shù)據(jù)在地址數(shù)據(jù)總線上的傳輸；電源采用本質(zhì)安全型，整個(gè)電路安裝在一個(gè)密閉的容器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本安型CAN總線分站，其特征在于所述主控制器U1采用嵌入式微控制器核心芯片ARM微控制器，U2芯片為SDRAM芯片，采用HY57V641620型，U3、U4為FLASH存儲(chǔ)芯片采用SST39VF160型，TCP/IP接口采用接口芯片RTL8019AS，CAN總線控制器芯片采用SJA1000型、以太網(wǎng)收發(fā)器U5采用P82C250型。
專利摘要本實(shí)用新型礦用本安型CAN總線分站，是一種以太網(wǎng)與CAN總線設(shè)備相互通訊的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(TCP/IP協(xié)議－CAN總線協(xié)議)。主要由先進(jìn)的嵌入式主控制器、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和軟件所組成，完成煤礦井下工業(yè)以太網(wǎng)與CAN總線間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。通過礦井工業(yè)以太網(wǎng)或者光纖傳輸，把現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)匯接到礦井骨干通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線分站為本質(zhì)安全型，可應(yīng)用于煤礦井下監(jiān)測信息轉(zhuǎn)發(fā)、傳輸以及地面的監(jiān)控調(diào)度。
文檔編號(hào)H04L12/28GK2894110SQ20062007115
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者錢建生, 黃朝暉, 高守樂, 郭星歌, 江海峰 申請(qǐng)人:徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司