[发明专利]一种基于AT91M40800的多串口总线系统

说明书

技术领域

本发明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。

技术背景

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。

发明内容

本发明是一种基于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。

本发明一种基于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。

本发明将上述各模块，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。

本发明实施上述一种基于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。

本发明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是本发明的微控制器单元结构原理图

图2是本发明的以太网接口单元和CANBUS接口单元结构原理图

图3是本发明的红外遥控接口单元结构原理图