CN1221111C - 商务网关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种商务网关。外形美观、独特。采用工控机主板作为控制核心之一，完成以太网链接，与数据库中心交换数据，双端口接口控制，液晶显示控制，打印机控制，键盘输入控制。其特征是所述的电路设计采用工控机主板作为控制核心之一，另一控制核心为由安全处理器，CPLD控制器，大容量静态RAM以及RS485接口控制电路组成的第二控制主板。工控主板1，是上层控制核心，工控主板1嵌入较完整的台式计算机的功能和组件，第二控制主板的安全处理器14为底层控制核心，安全处理器14自身带有两套各自独立的数据地址总线，可以提高RS485窗口机网络控制和服务的实时性能，数据存储安全可靠。使用CPLD作为主板逻辑加密和控制电路，增加了技术的保密作用，也使主板逻辑原理程控化，节省设计成本，提高产品的稳定性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种网路节点控制器。
背景技术
在现有的一卡通、商务消费及食堂微机售饭系统中，大多数都采用目前流行的RS485协议网络，而RS485网络控制系统多采用计算机内置或外置RS485控制器，也称服务器来完成，其中RS485控制器完成对窗口机的链接和控制，计算机则通过以太网完成与中心服务器的链接或计算机单机工作。此种方法缺点在于一方面用户投资大，另一方面网络铺及范围大，故障多，维护量大，另外由于计算机不能专机专用，所以需要专人职守，专人维护，投入较大。
技术方案
本发明的目的在于公开一种商务网关，用以达到以太网控制和RS485网络控制的完整统一，完成一卡通系统网络连接的节点功能，完成窗口机网络控制和服务功能，完成终端用户基本的设置、查询和打印功能。电路设计采用工控机主板作为控制核心之一，另一控制核心为由安全处理器，CPLD控制器，大容量静态RAM以及RS485接口控制电路组成的第二控制主板。
本发明其特征是电路的组成包括有：一个工控主板1，是上层控制核心，工控主板1嵌入较完整的台式计算机的功能和组件，工控主板1有CPU处理器，自带BIOS，16位以上数据总线，4MB以上内存，实时时钟，自定义ISA或PC104总线接口，10MB或100MB以太网接口，支持电子盘(DOC)，自带双向并口，RS232串口。
工控主板1通过并行接口4，经打印排线与打印机5连接，工控主板1CPU按照程序设计控制打印机，打印机还扩展了外置接口，通过25芯座23外接打印机。
工控主板1通过总线3经逻辑驱动电路6和CPLD控制器16控制液晶显示器9，并读取液晶显示器9状态向液晶显示器9写入命令和数据。
工控主板1通过总线3经行扫和CPLD控制器16输出行扫信号，并经过列扫7和CPLD控制器16读取列扫信号，经过去抖和计算后得到键盘实际按键键值，工控主板1通过总线3经驱动8和CPLD控制器16控制状态指示灯12中的以太网状态指示灯和商务网关工作指示灯，工作指示灯与液晶显示器背光控制为统一信号。
工控主板通过以太网接口2RJ45座22，使用TCP/IP协议，链接数据中心，当以太网上有数据传输时，状态指示灯12上以太网状态指示灯闪烁。
工控主板1按照程序设计要求，通过总线3及CPLD控制器16完成对双端口RAM11读写控制，并通过协议要求完成与安全处理器14数据交换。
第二控制主板的安全处理器14为底层控制核心，安全处理器14自身带有两套各自独立的数据地址总线，一套总线为安全存储使用，另一套为可扩展使用。安全处理器14外配置电池17和程序数据存储器13，安全处理器14通过另一套数据地址总线完成数据存储和交换及IO扩展使用。安全处理器14有独立的异步串行口及可扩展IO口，串行口用来在线式升级程序。
安全处理器14按照程序设计要求，通过地址锁存15及CPLD16完成对双端口RAM11读写控制，并通过协议要求完成与工控主板1数据交换。
安全处理器14通过地址锁存15及CPLD控制器16完成对大容量RAM18读写控制，利用大容量RAM18存储系统所使用数据库、白名单、黑名单及各种表格参数。
安全处理器14通过异步串行口经过CPLD16逻辑加密后与RS485发送器20和RS485接收器19相连，RS485发送器20通过插座21和长距离双绞线发送数据和命令到窗口机，通过航空插座21和长距离双绞线通过RS485接收器19接收窗口机数据和请求。
安全处理器14通过1个IO口控制状态显示灯12上的RS485状态指示灯，当RS485线路上有窗口机工作时，指示灯闪烁。
本发明安全处理器14为DS5002FP作为底层控制器，程序数据存储器采用628100静态RAM，628400容量为128K字节，其中程序区使用64K字节，数据区使用64K字节。安全处理器外接一3V锂电池17，此电池的存在可以保证程序和数据不丢失。安全处理器外接12MHz晶体振荡器。
大容量RAM18电路配置了大容量静态芯片，为3片4兆位存储器，片选信号来自于CPLD控制器逻辑电路。
看门狗电路 采用芯片为MAX690A或IMP690A，安全处理器再有效时间内向MAX690A第6脚发送脉冲信号，超时不发脉冲MAX690A的第7脚会发出复位脉冲，复位脉冲经过CPLD的第1脚后，从CPLD的第8脚输出，复位安全处理器。看门狗同时监视工作电压，当工作电压低于4.65V时，看门狗电路同样输出复位信号。
双端口RAM11电路
为双端口RAM7132，两套地址总线，其左侧总线受底层安全处理器控制，第1脚片选信号由CPLD译码产生，其左侧第3脚BUSY信号经过CPLD转换后送安全处理器，作为安全处理器防读写冲突的依据。其右侧总线受工控主板控制，第51脚片选信号由CPLD译码产生。
静态缓存RAM电路 静态RAM，型号为6264或62256，其数据地址总线受工控主板控制，其第20脚片选信号由CPLD译码产生。
RS485收发控制电路的接收器为75174，发送器为75175，收发器分解成4路RS485窗口机线路，其控制信号经CPLD转换后供安全处理器使用。
CPLD译码控制电路为CPLD逻辑控制电路，写入逻辑程序后，实现整个商务网关的逻辑加密和逻辑控制。
背光指示控制电路 配置了1个电阻，1个三极管8550、1个二极管IN4001和1个继电器EC2-5NJ或TX2-5V来完成液晶背光的控制，控制信号来自CPLD译码控制信号，控制信号控制继电器同时控制工作状态指示灯，当继电器吸合时，背光亮而指示灯灭，当继电器断开时，背光灭而指示灯亮。
蜂鸣器控制电路 由1个电阻，一个三极管8550和1个蜂鸣器组成，蜂鸣器当控制信号低电平时长鸣。
键盘打印接口控制电路 一个数据驱动电路74HC45完成打印机数据驱动，第19脚片选信号来自CPLD逻辑电路。电位器为液晶显示器提供负压驱动。另两个数据驱动电路74HC245和74HC273完成键盘接口控制，同时74HC273还提供两路状态指示灯的控制信号，74HC245第19脚和74HC273第11脚片选信号来自于CPLD译码电路。
指示灯控制电路为3路指示灯，每一路都由1个控制电阻，1个三极管9013，1个限流电阻，和一个发光二极管组成，控制信号电平高有效。
以太网转换接口电路 有两个插座接口组成，为单独1块线路板。
打印机转换电路 由3个插座，10个限流保护电阻及9个滤波保护电容组成。
附图说明
图1为本实用新型产品外观图
图2为本实用新型总体结构框图
图3为本实用新型安全处理器控制原理图
图4为本实用新型大容量RAM单元原理图
图5为本实用新型双端口RAM单元原理图
图6为本实用新型RS485接口单元原理图
图7为本实用新型键盘打印单元原理图
图8为本实用新型总线接口及打印转换单元原理图
图9为本实用新型CPLD控制器原理图
图10为本实用新型以太网接口单元原理图
图11为本实用新型指示灯控制单元原理图
图12为本实用新型电源转换控制单元原理图
具体实施方式
商务网关结构由上下两个壳体及部分零件组成，壳体为塑料零件整机从正面看，其右边上部安装液晶显示器25，液晶显示器规格为240×128点阵式，带背光。右边下部安装键盘模块，键盘分为功能键区26和数字编辑键区27两个区域，数字编辑键区上装有滑盖28，拉开键盘滑盖28，可以操作数字键。其左边主要安装打印机30，打印机上装有切纸钢片31和滑盖29，拉开滑盖29可以见到打印机机头，打印机为行式热敏打印机，纸宽为57.5毫米。在其右边上侧还有3个指示灯自左向右依次为窗口机状态指示灯35、以太网状态指示灯40和商务网关工作指示灯41，为不同的3种颜色。在其右边下侧打印机滑盖29上安装“SYNJONES”新中新注册标牌42。商务网关两侧另有两个镶条34，起到美观和固定上下壳体的作用。商务网关接口在商务网关上侧自左向右依次为带保险座38和电源开关37的交流220伏的电源插座接口39，4路RS485窗口机4芯航空插座接口22，25针D型打印机插座接口23，以太网RJ45接口24。
商务网关电路部分说明如下：
在图2中，工控主板1为上层控制核心，通过并行接口4，经打印排线与打印机5连接，工控主板1CPU按照程序设计控制打印机，主要打印自检结果，设置参数和统计报表，打印机还扩展了外置接口，可通过25芯座23外接打印机。工控主板1读取液晶显示器9状态，并向液晶显示器9写入命令和数据。键盘为4行×4列17键有效模式，键盘分为功能键区和数字编辑键区两部分，键盘各键名称为：功能键“MENU”，功能键“ESC”，功能键“OK”，功能键“▲”，功能键“”，数字键“0”，数字键“1”，数字键“2”，数字键“3”，数字键“4”，数字键“5”，数字键“6”，数字键“7”，数字键“8”，数字键“9”，数字键“·”，功能键“C”。
控制状态指示灯12中两个灯，其中1个为以太网状态指示灯，另一个为商务网关工作指示灯，工作指示灯与液晶显示器背光控制为统一信号，当背光亮时，工作指示灯灭，当背光灭时，工作指示灯亮。
安全处理器控制单元 如图3所示，本发明底层采用安全处理器DS5002FP作为底层控制器，程序存储器采用628100静态RAM，628400容量为128K字节，其中程序区使用64K字节，数据区使用64K字节。安全处理器外接一3V锂电池，此电池的存在可以保证程序和数据不丢失。安去处理器外接12MHz晶体振荡器。
大容量RAM电路 如图4所示，本发明底层安全处理器外配置了大容量静态芯片为3片4兆位存储器，片选信号来自于CPLD逻辑电路。
看门狗电路 如图5所示，本发明底层安全处理器外配置了看门购电路，此电路采用芯片为MAX690A或IMP690A，此电路要求安全处理器再有效时间内向MAX690A第6脚发送脉冲信号，有效时间约为1.6秒，超时不发脉冲MAX690A的第7脚会发出复位脉冲，复位脉冲经过CPLD的第1脚后，从CPLD的第8脚输出，复位安全处理器。看门狗同时监视工作电压，当工作电压低于4.65V时，看门狗电路同样输出复位信号。
双端口RAM电路
如图5所示，本发明型底层配置了双端口RAM7132，容量为2K字节，双端口RAM有两套地址总线，其左侧总线受底层安全处理器控制，第1脚片选信号由CPLD译码产生，其左侧第3脚BUSY信号经过CPLD转换后送安全处理器，作为安全处理器防读写冲突的依据。其右侧总线受工控主板控制，第51脚片选信号由CPLD译码产生。
静态缓存RAM电路 如图5所示，本发明底层配置了静态RAM，型号为6264或62256，其数据地址总线受工控主板控制，其第20脚片选信号由CPLD译码产生。
RS485收发控制电路 如图6所示，本发明底层安全处理器外配置了RS485收发控制电路，接收器为75174，发送器为75175，收发器分解成4路RS485窗口机线路，其控制信号经CPLD转换后供安全处理器使用。
CPLD译码控制电路 如图9所示，本发明底层配置了CPLD逻辑控制电路，写入逻辑程序后，实现整个商务网关的逻辑加密和逻辑控制。
背光指示控制电路 如图12所示，本发明底层配置了背光指示控制电路，配置了1个电阻(470欧)，1个三极管(8550)、1个二极管(IN4001)和1个继电器(EC2-5NJ或TX2-5V)来完成液晶背光的控制，控制信号来自CPLD译码控制信号，控制信号控制继电器同时控制工作状态指示灯，当继电器吸合时，背光亮而指示灯灭，当继电器断开时，背光灭而指示灯亮。
蜂鸣器控制电路 如图12所示，本发明底层配置了蜂鸣器控制电路，此电路由1个电阻(3.3K)，一个三极管(8550)和1个蜂鸣器组成，蜂鸣器当控制信号低电平时长鸣。
键盘打印接口控制电路 如图7所示，本发明底层配置了键盘打印接口控制电路，一个数据驱动电路(74HC45)完成打印机数据驱动，第19脚片选信号来自CPLD逻辑电路。电位器(10K)为液晶显示器提供负压驱动。另两个数据驱动电路(74HC245和74HC273)完成键盘接口控制，同时74HC273还提供两路状态指示灯的控制信号，74HC245第19脚和74HC273第11脚片选信号来自于CPLD译码电路。
指示灯控制电路 如图7所示，本发明配置了指示灯控制电路，指示灯电路为一个独立的指示灯控制板，为3路指示灯，每一路都由1个控制电阻(4.7K)，1个三极管(9013)，1个限流电阻(470欧)，和一个直径为3毫米的发光二极管组成，控制信号电平高有效。
以太网转换接口电路 如图10所示，本发明底层配置了以太网接口转换电路，此电路有两个插座接口组成，为单独1块线路板。
打印机转换电路 如图8所示，本发明底层配置了打印机转换电路，此电路由3个插座，10个限流保护电阻(22欧)及9个滤波保护电容(2200pF)组成。
本发明具有以下优点：
1.此方案与原计算机加总控器相比，可以分别在结构上和逻辑上做到完整统一。使用商务网关可以做到专机专用，从而专业化更强。
2.模块化设计，利于开发，便于维护。本商务网关功能上可扩展性强，可以应用到其他领域。一体化设计便于使用过程中运输、安装、拆装和维修。
3.使用工控主板和安全处理器分别作为上层控制和底层控制核心，使商务网关任务分解合理，压力分担均衡，即增加了数据管理和控制的安全性，也能增加网络传输的实时性。
4.使用工控主板作为上层控制核心，缩短开发周期，增加系统稳定性和安全性，也使产品更益于与标准通讯协议接口。工控主板采用高速处理器，大容量内存，也使产品的数据管理，功能扩展，标准化设计以及自身档次上升为一个新的高度。
5.使用安全处理器作为底层控制核心，可以提高RS485窗口机网络控制和服务的实时性能，数据存储安全可靠。
6.使用CPLD作为主板逻辑加密和控制电路，增加了技术的保密作用，也使主板逻辑原理程控化，节省设计成本，提高产品的稳定性能。
Claims (8)
1.一种商务网关，由上下两个壳体及部分零件和相关电路组成，其特征是所述的电路设计采用工控机主板作为控制核心之一，另一控制核心为由安全处理器，CPLD控制器，大容量静态RAM以及RS485接口控制电路组成的第二控制主板，所述的工控主板(1)，是上层控制核心，工控主板(1)嵌入较完整的台式计算机的功能和组件，工控主板(1)有CPU处理器，自带BIOS，16位以上数据总线，4MB以上内存，实时时钟，自定义ISA或PC104总线接口，10MB或100MB以太网接口，支持电子盘(DOC)，自带双向并口，RS232串口；工控主板(1)通过并行接口(4)，经打印排线与打印机(5)连接，工控主板(1)CPU按照程序设计控制打印机，打印机还扩展了外置接口，通过25芯座(23)外接打印机；工控主板(1)通过总线(3)经逻辑驱动电路(6)和CPLD控制器(16)控制液晶显示器(9)，并读取液晶显示器(9)状态向液晶显示器(9)写入命令和数据，工控主板(1)通过总线(3)经行扫(8)和CPLD控制器(16)输出行扫信号，并经过列扫(7)和CPLD控制器(16)读取列扫信号，经过去抖和计算后得到键盘实际按键键值，工控主板(1)通过总线(3)经驱动(8)和CPLD控制器(16)控制状态指示灯(12)中的以太网状态指示灯和商务网关工作指示灯，工作指示灯与液晶显示器背光控制为统一信号；工控主板通过以太网接口(2)RJ45座(22)，使用TCP/IP协议，链接数据中心，当以太网上有数据传输时，状态指示灯(12)上以太网状态指示灯闪烁；工控主板(1)按照程序设计要求，通过总线(3)及CPLD控制器(16)完成对双端口RAM(11)读写控制，并通过协议要求完成与安全处理器(14)数据交换；所述的第二控制主板的安全处理器(14)为底层控制核心，安全处理器(14)自身带有两套各自独立的数据地址总线，一套总线为安全存储使用，另一套为可扩展使用，安全处理器(14)外配置电池(17)和程序数据存储器(13)，安全处理器(14)通过另一套数据地址总线完成数据存储和交换及IO扩展使用，安全处理器(14)有独立的异步串行口及可扩展IO口，串行口用来在线式升级程序；安全处理器(14)按照程序设计要求，通过地址锁存(15)及CPLD(16)完成对双端口RAM(11)读写控制，并通过协议要求完成与工控主板(1)数据交换；安全处理器(14)通过地址锁存(15)及CPLD控制器(16)完成对大容量RAM(18)读写控制，利用大容量RAM(18)存储系统所使用数据库、白名单、黑名单及各种表格参数；安全处理器(14)通过异步串行口经过CPLD(16)逻辑加密后与RS485发送器(20)和RS485接收器(19)相连，RS485发送器(20)通过插座(21)和长距离双绞线发送数据和命令到窗口机，通过航空插座(21)和长距离双绞线通过RS485接收器(19)接收窗口机数据和请求，安全处理器(14)通过1个IO口控制状态显示灯(12)上的RS485状态指示灯，当RS485线路上有窗口机工作时，指示灯闪烁。
2.如权利要求1所述的一种商务网关，其特征是所述的安全处理器(14)为DS5002FP作为底层控制器，程序数据存储器采用628100静态RAM，628400容量为128K字节，其中程序区使用64K字节，数据区使用64K字节；安全处理器外接一3V锂电池(17)，此电池的存在可以保证程序和数据不丢失；安全处理器外接12MHz晶体振荡器。
3.如权利要求1所述的一种商务网关，其特征是所述的大容量RAM(18)电路配置了大容量静态芯片，为3片4兆位存储器，片选信号来自于CPLD控制器逻辑电路。
4.如权利要求1所述的一种商务网关，其特征是所述的看门狗电路采用芯片为MAX690A或IMP690A，安全处理器再有效时间内向MAX690A第6脚发送脉冲信号，超时不发脉冲MAX690A的第7脚会发出复位脉冲，复位脉冲经过CPLD的第1脚后，从CPLD的第8脚输出，复位安全处理器，看门狗同时监视工作电压，当工作电压低于4.65V时，看门狗电路同样输出复位信号。
5.如权利要求1所述的一种商务网关，其特征是所述的双端口RAM(11)电路为双端口RAM7132，两套地址总线，其左侧总线受底层安全处理器控制，第1脚片选信号由CPLD译码产生，其左侧第3脚BUSY信号经过CPLD转换后送安全处理器，作为安全处理器防读写冲突的依据，其右侧总线受工控主板控制，第51脚片选信号由CPLD译码产生。
6.如权利要求1所述的一种商务网关，其特征是所述的静态缓存RAM电路静态RAM，型号为6264或62256，其数据地址总线受工控主板控制，其第20脚片选信号由CPLD译码产生。
7.如权利要求1所述的一种商务网关，其特征是所述的RS485收发控制电路的接收器为75174，发送器为75175，收发器分解成4路RS485窗口机线路，其控制信号经CPLD转换后供安全处理器使用。
8.如权利要求1所述的一种商务网关，其特征是所述的CPLD译码控制电路为CPLD逻辑控制电路，写入逻辑程序后，实现整个商务网关的逻辑加密和逻辑控制；背光指示控制电路配置了1个电阻，1个三极管8550、1个二极管IN4001和1个继电器EC2-5NJ或TX2-5V来完成液晶背光的控制，控制信号来自CPLD译码控制信号，控制信号控制继电器同时控制工作状态指示灯，当继电器吸合时，背光亮而指示灯灭，当继电器断开时，背光灭而指示灯亮；蜂鸣器控制电路由1个电阻，一个三极管8550和1个蜂鸣器组成，蜂鸣器当控制信号低电平时长鸣；键盘打印接口控制电路一个数据驱动电路74HC45完成打印机数据驱动，第19脚片选信号来自CPLD逻辑电路，电位器为液晶显示器提供负压驱动；另两个数据驱动电路74HC245和74HC273完成键盘接口控制，同时74HC273还提供两路状态指示灯的控制信号，74HC245第19脚和74HC273第11脚片选信号来自于CPLD译码电路；指示灯控制电路为3路指示灯，每一路都由1个控制电阻，1个三极管9013，1个限流电阻，和一个发光二极管组成，控制信号电平高有效；以太网转换接口电路有两个插座接口组成，为单独1块线路板；打印机转换电路由3个插座，10个限流保护电阻及9个滤波保护电容组成。
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