煤矿井下多功能协议转换模块设计
【图文】：
有视频监视功能，转换模块自带的网口可将视频信息接入环网内。交换模块可实现在不更改现有分站的组网结构和重新布网的前提下，满足分站具有视频传输的功能。1系统整体方案设计目前结合市场上已售的绝大多数分站上的交换模块功能是ＲS485或CAN总线协议和以太网协议的相互转换，结合实际情况和矿方功能需求设计的转换模块系统模块结构如图1，模块可以同时满足ＲS485/CAN和以太网协议之间的相互转换，同时完成视频信息传输。图1交换模块系统结构系统采用FPGA为协议转换处理中心，FPGA主要功能采用提取ＲS485/CAN［4－6］发送的有效数据，将其按照以太网帧格式进行转换;同时，接收以太网帧提取有效数据，将其按照ＲS485/CAN协议发送数据;实现ＲS485/CAN协议和以太网协议间的双向转换;另FPGA外接4个100M的视频接口，可实现接入视频信息的转发或者协议转换使分站具有视频监视的功能;为了满足不同交换机的接口类型，交换模块提供了100M的光口和电口供选择，将分站采集的信息接入环网内，使交换模块具有更好的兼容性。2方案硬件设计1)ＲS485/CAN接口硬件。在现有的煤矿监控系统中，分站大多数都是采用功能单一的交换模块实现ＲS－485/CAN和以太网相互转换，实现将采集的数据接入环网内。因此交换模块设计时，支持ＲS－485/CAN总线接口。为了满足矿用产品的标准，分站连接到交换模块需要对接入的信号进行隔离，CAN总线收发隔离采用高速光耦芯片HP6N137进行隔离，，协议转换芯片采用TJA1050T;ＲS485总线收发隔离采用光耦芯片TLP181进行隔离，协议转换芯片采用SP485EEN。2)视频接口硬件设计。目前市场上主流的视频摄像头都采用成熟的100M以太网，因此为了接入外部的视频信息，只要预留网口接口即可。硬件电路设计时，采用F
抑柿课榷ǖ乗HY芯片DP83848K实现无缝连接。3)PHY接口硬件设计。目前根据查询调研相关分站需求，分站传递给交换模块的ＲS485和CAN总线最高速率为1M;同时，调研目前视频传输资料显示，经过压缩编码后的视频信息带宽为4M，交换模块目前支持4个视频信息接口。因此对于转换后的以太网帧速率采用100M，速率远大于现有分站的速率要求。PHY接口硬件设计时采用与视频信息相同的硬件电路设计，区别在于PHY芯片DP83848K接口连接需要连接光模块(光模块采用1X9光模块，最高速率为155M)。3方案软件设计FPGA软件总体设计方案如图2。图2软件方案设计·101·第46卷第11期2015年11月SafetyinCoalMinesVol．46No．11Nov．2015
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本文编号：2571989
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