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干货:低廉甜头低成本串口转以太网网关_以太网_体系

admin 2024-12-30 20:27:16 0

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很多人问我作品的创新点在哪里,我说没有创新点,这个产品市场上已经很多了,然后别人说没有创新点那么做这个有啥意义。
这里我想说的是,虽然市场上有很多这样的设备,但那毕竟是别人的,或许我自己做的东西没有别人的好,但那毕竟是属于自己的,往后当须要这个设备的时候就不用低三下四的从别人那里购买了。
运动鞋自从上世纪就已经涌现了,现在李宁也在做,安踏也在做,特步也在做,难道说新百伦再去做运动鞋就没故意义了吗?

2、系统架构

系统架构图如图2.1所示:

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图2.1 串口转以太网网关架构图

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(图片来自网络侵删)

系统由五大部分组成:MAX3232模块、ZigBee模块座、SIM800C模块、以太网模块、MCU组成,个中ZigBee模块座和SIM800C模块为预留,可以暂不焊接。
MCU外围的这四种模块之间均可以实现相互通信,可以通过程序设置成“串口GPRS网关”、“ZigBee以太网网关”等等。

3、部分事理图(如需事理图和PCB可联系作者)

3.1 电源部分电路

电源部分框图如图3.1所示:

图3.1 系统电源Tree

主供电芯片为德州仪器TPS5430电源芯片,5.5~36V输入,3A输出,500kHz,性能稳定,运用广泛。
三个低压差LDO分别为MCU、W5500、ZigBee模块供电。

图3.2 TPS5430电路

TPS5430的反馈电压为1.221V,电源输出电压打算公式为:

这里R1为4.7K,R2为2K,Vout=1.221(4.7+2)/2≈4.09V,把稳分压电阻R1,R2不要超过100K,分压电阻过大会导致反馈电压不稳,影响输出。

保险丝F1和TVS管D2不焊接虽不影响电源输出,但是还得加,血的教训,你懂得。

电源滤波电容选取与负载电流的变革有关,若设备运行中负载电流大小变革为1A,滤波电容选1000UF,本系统负载电流变革约为220MA(不焊接SIM800C),故选取220UF电容。
电容容值不宜过大,否则会影响电源动态相应速率。

3.2 MAX3232串口部分电路

图3.3 MAMX3232电路

MAX232为5V供电,在这里不得当,故选取MAX3232。

3.3 W5500以太网电路

W5500延续了之前WIZnet系列产品的ToE技能,利用硬件逻辑门电路实现TCP/IP协议栈的传输层及网络层(如:TCP、 UDP、ICMP、IPv4)ARP、IGMP、PPPoE等协议),并集成了数据链路层,物理层,以及32K字节片上RAM作为数据收发缓存,从而把网络数据流量的处理事情全部转移到W5500硬件协议栈中进行。
下位机MCU无需承担TCP/IP掌握信息的处理任务,减轻了MCU包袱,提升了系统可靠性。

W5500供应网络唤醒及掉电模式,降落了系统能耗。
W5500对外接口为通用的80MHz高速SPI,与STM32微掌握器的连接非常方便。

最近WIZnet推出了内置Cortex-M0内核的W7500P产品,使得通过单芯片实现全硬件TCP/IP协议栈接入以太网成为可能,作者承诺往后还会用W7500P重新设计该系统。

图3.4 W5500电路

3.5 MCU部分电路

图3.5 MCU部分电路

4、PCB实物(如需事理图和PCB可联系作者)

图4.1 PCB Layout图

图4.2 实物照片(正面)

图4.2 实物照片(背面)

当时为了调试SIM800C,把SIM800C和SIM卡座焊接上了,如果仅仅是做“串口转以太网网关”的话,SIM800C可以省略。

部分零部件BOM表(省略了小电容电阻):

5、下位机软件架构(如需下位机源程序可联系作者)

系统运行流程图如图5.1所示:

须要把稳的是,大部分串口运用程序都因此一字节为单位传输,当检测到特定字符(如换行)才剖断一帧数据结束。
这样做的问题在于一旦特定字符受滋扰丢失,会导致MCU误判。
该系统须要以帧为单位传输数据,只要字符与字符之间间隔超过一定的韶光,那么就剖断这一帧数据结束。

图5.1 系统运行流程图

6、上位机设置软件(如需上位机设置软件源代码可联系作者)

这个设置软件用C#写的,设置软件中的部分功能(如掌握器地址、输入点返回办法、心跳功能、登录密码等)为预留。

图6.1 下位机设置软件

7、总结

只用MAX3232+STM32+24C02+W5500四颗芯片,即可低廉甜头低本钱的串口转以太网网关,经由作者永劫光测试,运行稳定可靠。
往后还会设计MAX3232+ +W7500P+24C02方案来重新设计该系统。
搞电子是作者我的爱好,我会用最严格的规范去设计最可靠的产品,造福社会创造代价。
感激大家。

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