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串口轉以太網單芯片

ZLAN1003

串口轉以太網單芯片

  • 單芯片方案,可將 TTL/UART 串口單片機連接至以太網
  • 支持自動協商,支持自動交叉線檢測
  • 豐富的指示燈引腳
  • 內部固化全功能的串口轉TCP/IP軟件,無需二次開發
  • 支持芯片連接上發送MAC地址功能
  • 產品簡介
  • 規格參數
  • 產品資料

概述

ZLAN1003是上海卓嵐推出的一款針對物聯網應用的芯片。它具有一個10M/100M的以太網接口(內部已經集成PHY功能),一個普通速率UART、一個高速UART和一些可配置的功能引腳。

ZLAN1003系列的基本的功能是實現UART到TCP/IP的協議轉化,即將UART收到的數據轉到到云端/計算機,云端/計算機下發的數據轉發到UART。實現這些功能,無需用戶開發程序,ZLAN1003內部的程序是已經固化好的,用戶配置即可使用。可以將它視為一顆單芯片級別的串口轉網口芯片、物聯網芯片。


它內部已經集成物聯網(IOT)所需的各類功能,包括:

1)通過網口搜索和配置ZLAN1003的參數;

2) 通過網口下載自定義的Web,通過Web配置IP和波特率等參數

3) 可配置ZLAN1003的工作模式自動連接7個云端服務器;

4) 可以配置ZLAN1003具有注冊包和心跳包功能;

5) 可配置為http模式,可以和云端的asp/php的GET/POST指令直接對接;

6) 具有Modbus網關功能,實現Modbus TCP轉Modbus RTU;

7) 支持SNMP協議,可以將各類串口協議轉化為SNMP協議;

8) 可以配置為“轉碼”功能,可以自動串口發送指令,采集儀表數據后按照定制格式上傳;


框圖

ZLAN1003系列額內部固件程序是已經固化好的,無需二次開發,但是可以通過網口進行程序升級。芯片的外部接口主要是UART、以太網和IO接口。ZLAN1003內部功能模塊包括:網絡配置的芯片參數的功能,串口通過類似AT指令配置的功能,通過已經內嵌的Web進行配置的功能,IO控制輸入輸出引腳功能等。

硬件特點

  • 單芯片集成度高:內部集成10M/100M的快速以太網的MAC和PHY接口,無需擴展RAM、FLASH、PHY,只需外接電阻電容。
  • 支持自動協商(Auto Negotiation Full-duplex&half duplex)。支持自動交叉線檢測(MDI/MDIX)
  • 3.3V工作電壓,5V I/O信號承受度。可3.3V/1.8V雙電源供電或者3.3V單電源供電。
  • 高速模式UART1波特率支持1200~115200bps,低速模式UART1支持1200~38400bps。UART1的數據位支持5~9位,校驗位可以為無校驗、奇校驗、偶校驗、標記、空格這五種方式,支持硬件流控和軟件流控。UART2支持1200~921.6Kbps。
  • 80腳LQFP無鉛(Lead free)封裝。
  • 豐富的指示燈引腳:TCP連接建立指示燈、網線連接指示、數據通信指示。
  • 支持連接RS485的發送控制腳RS485_EN。
  • -40°C到85°C工業級芯片。

軟件特點

  • 內部固化全功能的串口轉TCP/IP軟件,無需二次開發。
  • 支持芯片連接上發送MAC地址功能,方便云端管理設備。
  • 提供計算機端搜索、配置芯片的二次開發包DLL開發庫。
  • 支持Web瀏覽器配置、支持DHCP動態獲得IP、DNS協議連接域名服務器地址。
  • 支持云端遠程搜索芯片、配置芯片參數、芯片固件程序升級。
  • 支持遠程通過軟件查看芯片的TCP連接狀態、串口數據發送、接收狀態。虛擬串口支持數據監視功能。
  • 支持通過串口發送類AT指令進行芯片參數的讀寫和控制。
  • 支持TCP服務端、TCP客戶端,UDP模式,UDP組播。作為TCP客戶端的時候同時支持TCP服務器端功能。作為TCP服務器支持30個TCP連接,作為TCP客戶端支持7個目的IP。

優勢

ZLAN1003系列有如下的4個優勢:零軟件開發、集成豐富的IOT功能、某些應用無需外置MCU、無縫對接原來串口程序。


零軟件開發

ZLAN1003系列芯片內部程序無需用戶二次開發,對接用戶MCU的UART直接收發數據即可將數據傳輸到網絡上的計算機程序。用戶使用步驟大致如下:

(1) 卓嵐提供完整的ZLAN1003芯片的外圍電路圖,用戶按照此電路圖設計,將ZLAN1003焊接到電路板。

(2) ZLAN1003的電路板上電后,電路板的RJ45網口接入網絡,網絡中的任何一臺計算機通過ZLVircom或者用戶自己開發的程序,通過網絡搜索設備,使用ZLVircom查看ZLAN1003的IP和端口,如有需要可以配置IP和波特率。將計算機上的Socket(TCP/IP)軟件連接到設備IP和端口。

(3) 相關指示燈指示ZLAN1003和計算機是否建立TCP/IP。

(4) 連接建立后,Socket(TCP/IP)軟件發送給ZLAN1003的數據將通過UART發給用戶的MCU,用戶MCU的數據也可通過UART發數據給計算機Socket(TCP/IP)軟件。

(5) 如有需要,用戶MCU上電后也可以通過類AT指令讀取ZLAN1003的MAC,修改IP等操作。

以上的使用步驟中并沒有一點軟件開發工作,即使是硬件開發也提供有完整的電路圖。只需要使用ZLVircom一次性配置ZLAN1003的IP、波特率等參數保存好后就可以使用,真正做到了零軟件開發。

一般可以在1個星期完成一個基于以太網的物聯網產品的開發。零軟件開發特點為用戶產品快速上市提供了快捷的方案,也避免了軟件開發時間長、軟件開發不穩定等問題。


集成豐富的IOT功能

ZLAN1003內部已經集成了很多IOT的功能模塊,減少了用戶的開發相關物聯網功能的工作量。這里簡單介紹幾個典型功能:

(1) 注冊包和心跳包功能:物聯網設備和云端對接的時候需要將自的ID發送到云端軟件,方便云端識別設備的編號。ZLAN1003/1043具有多種注冊包和心跳包方式。

(2) ZLAN1043可配置為http模式,可以和云端的asp/php的GET/POST指令直接對接。

(3) ZLAN1043可以配置為“轉碼”功能,可以自動串口發送指令,采集儀表數據后按照定制格式上傳;方便了將不同的設備轉化為統一的云端服務器格式,而不需要二次開發。

(4) 具有Modbus網關功能,實現Modbus TCP轉Modbus RTU。

(5) ZLAN1043N支持P2P方式的內網穿越通訊,實現隨時隨地通過ID聯網:可以在沒有云端的環境下實現PC監控任意一臺內網的設備。


某些應用無需外置MCU

由于ZLAN1003芯片無需MCU通過串口、SPI進行配置,內部固化的程序已經可以實現UART轉TCP/IP,且ZLAN1043具有強大的“轉碼”編程功能,所以用戶可以省略MCU,這樣可以降低電路板復雜度和節約成本。

我們列舉如下幾個情況:

(1) 對接無線串口模塊:ZLAN1003可以用作某些無線模塊數據采集轉化為TCP/IP的網關。這個網關一端是無線模塊,比如藍牙、Zigbee、Rola等UART接口的模塊,另外一端是以太網。此時只需要將ZLAN1003的UART和無線模塊的UART直接對接即可,不需要再增加一個MCU。

(2) 儀表采集:ZLAN1043支持強大的“轉碼”功能,它具有自動采集,按照定制的格式定時上發的數據的可編程功能。此時只要將“轉碼”配置文件寫入ZLAN1043內部,則ZLAN1043就會發送特定的指令,并按照固定的格式上發給云端,需要電路板上增加一個MCU進行數據采集和協議轉化。

(3) 串口轉網口網關:ZLAN1003本身就是一個功能強大的串口服務器單芯片,如果需要實現串口轉網口網關功能時,需要再外加MCU,也無需軟件開發。另外ZLAN1003具有RS485EN引腳,可以支持對接各類485芯片。


無縫對接原來串口程序

很多RS232/RS485設備原來內部的MCU具有UART接口,且MCU內部程序是已經開發好的,基于以下的原因可能用戶不希望重新開發MCU內部的程序:

(1) 該MCU串口程序已經經過多年的應用驗證,穩定可靠。如果重新開發為SPI等接口則會有穩定性方面的考慮。

(2) 由于研發進度短、研發資源不夠等原因,如果能夠直接使用原來的MCU的程序則會加快進度、減少研發投入。

(3) 原來的MCU程序代碼已經丟失或者沒有技術員在維護。

ZLAN1003對于此類RS485/232設備的網絡化升級提供了很好的方案,只要將原來和232/485芯片對接的部分和ZLAN1003對接即可。無需進行軟件開發,只需要設計電路即可完成產品升級。

另外ZLAN1003配備的ZLVircom具有虛擬串口功能,如果用戶不想修改上位機串口軟件,同樣可以滿足要求。

目標應用

ZLAN1003可以用于許多網絡智能設備:

  • 物聯網網關:物聯網無線采集數據后轉化為TCP/IP上傳;
  • 門禁:各類RFID、門禁設備轉化為TCP/IP進行通訊;
  • 安防:各類周界報警產品,如電力圍欄、紅外探頭、消防等產品的遠程報警;
  • 儀表采集:各類電表、能耗監控表的儀表數據的采集和上發;
  • Modbus網關:ZLAN1043本身是一個Modus網關單芯片,可以實現Modbus RTU設備升級為Modbus TCP設備;
  • 工業自動化:各類工業設備的RS485/232信號轉化為TCP/IP信號進行采集和控制。
  • 智能家居設備:智能家居網關。
  • 網絡IO控制器:ZLAN1043本身具有8個IO輸入輸出引腳,單芯片可以實現網絡型8路DI/DO產品的設計。
  • 工業自動化:工業4.0和自動化生產。
  • 建筑智能和能源監控:包括風力發電、太陽能等發電量的采集和傳輸。
  • 醫療監控設備:醫療設備的信息化。

產品規格

網絡界面

  • 以太網
  • 10/100 Mbps

串口界面

  • 界面
  • 3.3V UART
  • 串口數
  • 1
  • 校驗位
  • None, Even, Odd, Space, Mark
  • 數據位
  • 5~9
  • 停止位
  • 1,2
  • 流控
  • RTS/CTS,DTR/DCR,XON/XOFF
  • 速率
  • 1200bps~460800bps

軟件特性

  • 協議
  • TCP,HTTP,UDP,ICMP,ARP,IP,DNS,DHCP
  • 虛擬串口平臺
  • Windows 98/2000/XP/WIN7/WIN8
  • 配置方式
  • Web瀏覽器、卓嵐ZLVirCom、串口類AT命令

電器特性

  • 電壓輸入
  • 供電電壓:3.3V;IO電壓:5V;230mA最大電流

機械特性

  • 尺寸
  • 見數據手冊

工作環境

  • 工作溫度,濕度
  • 0~70℃,5~95% RH
  • 儲存溫度,濕度
  • -45~165℃,5~95% RH

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