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串(chuan)口转以(yi)太(tai)网单芯片

ZLAN1003

串口转以太网单芯(xin)片

  • 单芯片方案,可将 TTL/UART 串口单片机连接至以太网
  • 支持自动协商,支持自动交叉线检测
  • 丰富的指示灯引脚
  • 内部固化全功能的串口转TCP/IP软件,无需二次开发
  • 支持芯片连接上发送MAC地址功能
  • 产品简介
  • 规格参数
  • 产品资料

概述

ZLAN1003是上海卓岚推出的(de)一(yi)(yi)(yi)款(kuan)针对(dui)物联网(wang)(wang)应(ying)用的(de)芯(xin)片。它具有一(yi)(yi)(yi)个(ge)10M/100M的(de)以太网(wang)(wang)接口(内部(bu)已经集成PHY功能(neng)),一(yi)(yi)(yi)个(ge)普通(tong)速率UART、一(yi)(yi)(yi)个(ge)高速UART和一(yi)(yi)(yi)些可配置的(de)功能(neng)引脚。

ZLAN1003系(xi)列的(de)(de)(de)(de)基本的(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)是实现UART到(dao)(dao)TCP/IP的(de)(de)(de)(de)协议(yi)转化,即(ji)将UART收到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)数据转到(dao)(dao)到(dao)(dao)云端(duan)/计(ji)(ji)算机,云端(duan)/计(ji)(ji)算机下发(fa)的(de)(de)(de)(de)数据转发(fa)到(dao)(dao)UART。实现这些(xie)功(gong)(gong)能(neng),无需用户开发(fa)程序,ZLAN1003内部(bu)的(de)(de)(de)(de)程序是已经固化好的(de)(de)(de)(de),用户配置即(ji)可(ke)使用。可(ke)以将它视为一颗单芯片级别(bie)的(de)(de)(de)(de)串口(kou)转网(wang)口(kou)芯片、物(wu)联网(wang)芯片。


它内部已(yi)经(jing)集成(cheng)物联网(IOT)所需的各类功能(neng),包括:

1)通(tong)过网口搜(sou)索和配置ZLAN1003的参数;

2) 通过(guo)网(wang)口下载自定义的Web,通过(guo)Web配置IP和波特率等(deng)参(can)数

3) 可配置ZLAN1003的工(gong)作(zuo)模式自动连接7个云(yun)端服务(wu)器;

4) 可以配置(zhi)ZLAN1003具有注(zhu)册(ce)包和心(xin)跳包功能;

5) 可(ke)配置为http模(mo)式,可(ke)以和(he)云端的asp/php的GET/POST指(zhi)令直(zhi)接对接;

6) 具有Modbus网(wang)关功能,实现Modbus TCP转Modbus RTU;

7) 支持SNMP协(xie)(xie)议(yi),可(ke)以将各类(lei)串(chuan)口协(xie)(xie)议(yi)转(zhuan)化为SNMP协(xie)(xie)议(yi);

8) 可以(yi)配置为自动(dong)串口发送指令,采集仪表数据后按照定制格式上传;


框图

ZLAN1003系列内(nei)部(bu)固件程序(xu)是已经固化好(hao)的(de),无需二次开(kai)发,但(dan)是可以通(tong)过(guo)网口(kou)进(jin)行程序(xu)升级。芯片的(de)外部(bu)接口(kou)主要是UART、以太(tai)网和IO接口(kou)。ZLAN1003内(nei)部(bu)功能(neng)(neng)(neng)模块包括:网络配置(zhi)的(de)芯片参数的(de)功能(neng)(neng)(neng),串(chuan)口(kou)通(tong)过(guo)类似AT指令配置(zhi)的(de)功能(neng)(neng)(neng),通(tong)过(guo)已经内(nei)嵌的(de)Web进(jin)行配置(zhi)的(de)功能(neng)(neng)(neng),IO控制输入输出引脚功能(neng)(neng)(neng)等。

硬件特(te)点

  • 单芯片集成度高:内部集成10M/100M的快速以太网的MAC和PHY接口,无需扩展RAM、FLASH、PHY,只需外接电阻电容。
  • 支持自动协商(Auto Negotiation Full-duplex&half duplex)。支持自动交叉线检测(MDI/MDIX)
  • 3.3V工作电压,5V I/O信号承受度。可3.3V/1.8V双电源供电或者3.3V单电源供电。
  • 高速模式UART1波特率支持1200~115200bps,低速模式UART1支持1200~38400bps。UART1的数据位支持5~9位,校验位可以为无校验、奇校验、偶校验、标记、空格这五种方式,支持硬件流控和软件流控。UART2支持1200~921.6Kbps。
  • 80脚LQFP无铅(Lead free)封装。
  • 丰富的指示灯引脚:TCP连接建立指示灯、网线连接指示、数据通信指示。
  • 支持连接RS485的发送控制脚RS485_EN。
  • -40°C到85°C工业级芯片。

软(ruan)件特点

  • 内部固化全功能的串口转TCP/IP软件,无需二次开发。
  • 支持芯片连接上发送MAC地址功能,方便云端管理设备。
  • 提供计算机端搜索、配置芯片的二次开发包DLL开发库。
  • 支持Web浏览器配置、支持DHCP动态获得IP、DNS协议连接域名服务器地址。
  • 支持云端远程搜索芯片、配置芯片参数、芯片固件程序升级。
  • 支持远程通过软件查看芯片的TCP连接状态、串口数据发送、接收状态。虚拟串口支持数据监视功能。
  • 支持通过串口发送类AT指令进行芯片参数的读写和控制。
  • 支持TCP服务端、TCP客户端,UDP模式,UDP组播。作为TCP客户端的时候同时支持TCP服务器端功能。作为TCP服务器支持30个TCP连接,作为TCP客户端支持7个目的IP。

优(you)势

ZLAN1003系列(lie)有如下的4个优势:零(ling)软件(jian)开发、集(ji)成丰(feng)富的IOT功(gong)能、某些应用无(wu)(wu)需外置MCU、无(wu)(wu)缝(feng)对接原来串口程序。


零软件开(kai)发

ZLAN1003系列芯片内(nei)部程(cheng)(cheng)序无(wu)需用户二次开发,对接用户MCU的(de)UART直(zhi)接收发数据即可将(jiang)数据传(chuan)输到网络上的(de)计算机程(cheng)(cheng)序。用户使用步骤大致如下:

(1) 卓岚提供完整(zheng)的(de)ZLAN1003芯片的(de)外(wai)围电路图,用户按照此电路图设(she)计,将(jiang)ZLAN1003焊接到电路板。

(2) ZLAN1003的电(dian)路板(ban)上电(dian)后,电(dian)路板(ban)的RJ45网(wang)(wang)口接(jie)入网(wang)(wang)络(luo),网(wang)(wang)络(luo)中的任何一台计算机通过(guo)ZLVircom或者用户自己开发的程序,通过(guo)网(wang)(wang)络(luo)搜索设备(bei)(bei),使(shi)用ZLVircom查看ZLAN1003的IP和(he)端口,如有需(xu)要可(ke)以配(pei)置IP和(he)波特(te)率。将计算机上的Socket(TCP/IP)软(ruan)件连接(jie)到设备(bei)(bei)IP和(he)端口。

(3) 相关(guan)指示灯(deng)指示ZLAN1003和计算机(ji)是否(fou)建立TCP/IP。

(4) 连接建(jian)立后,Socket(TCP/IP)软件(jian)发(fa)(fa)送给ZLAN1003的数据将通(tong)过UART发(fa)(fa)给用户(hu)的MCU,用户(hu)MCU的数据也可通(tong)过UART发(fa)(fa)数据给计(ji)算(suan)机Socket(TCP/IP)软件(jian)。

(5) 如(ru)有需要,用户MCU上电后也(ye)可(ke)以通(tong)过类AT指令读取ZLAN1003的MAC,修改(gai)IP等操作。

以(yi)上的(de)使用(yong)步(bu)骤中并没有(you)一点(dian)软(ruan)件开发(fa)工(gong)作,即(ji)使是(shi)硬件开发(fa)也提供有(you)完整的(de)电路图。只需要使用(yong)ZLVircom一次性配置ZLAN1003的(de)IP、波特(te)率(lv)等参数(shu)保存(cun)好(hao)后就可以(yi)使用(yong),真正做到了零软(ruan)件开发(fa)。

一般可以在1个(ge)星期完(wan)成一个(ge)基于以太网的物联网产(chan)品的开(kai)(kai)发。零软件(jian)(jian)开(kai)(kai)发特点为(wei)用户产(chan)品快速上市提供了快捷的方案(an),也避免(mian)了软件(jian)(jian)开(kai)(kai)发时(shi)间长、软件(jian)(jian)开(kai)(kai)发不稳定(ding)等问题(ti)。


集成丰富的(de)IOT功能

ZLAN1003内(nei)部已经(jing)集成了很多IOT的功能模(mo)块,减少了用户的开发相(xiang)关物联网功能的工作(zuo)量。这(zhei)里简单介绍几个典型功能:

(1) 注册包和心跳包功能:物联网设(she)备和云端(duan)对接(jie)的时候需(xu)要将自的ID发送到云端(duan)软件,方便云端(duan)识别设(she)备的编号(hao)。ZLAN1003/1043具有多(duo)种注册包和心跳包方式。

(2) ZLAN1043可配置为(wei)http模式,可以和云端(duan)的(de)asp/php的(de)GET/POST指令直(zhi)接(jie)(jie)对接(jie)(jie)。

(3) ZLAN1043可以配置(zhi)自动串(chuan)口发送指令(ling),采集仪表(biao)数据后(hou)按照定(ding)制格(ge)式上传(chuan);方便了将(jiang)不(bu)(bu)同的设备转化(hua)为统一的云端服务器格(ge)式,而不(bu)(bu)需要(yao)二(er)次开发。

(4) 具有Modbus网关功能,实现Modbus TCP转Modbus RTU。

(5) ZLAN1043N支持P2P方式的(de)内(nei)网(wang)穿越通讯,实现随(sui)时随(sui)地(di)通过ID联网(wang):可以(yi)在没(mei)有云端(duan)的(de)环境下实现PC监(jian)控任意(yi)一台内(nei)网(wang)的(de)设备。


某些应(ying)用无需外置MCU

由于(yu)ZLAN1003芯(xin)片无(wu)需MCU通过串(chuan)口、SPI进行配置,内部(bu)固化的程序已经可(ke)以(yi)实现UART转TCP/IP。

我们列举(ju)如下几(ji)个情况:

(1) 对(dui)接无线串口模块(kuai)(kuai)(kuai):ZLAN1003可(ke)以用作某(mou)些无线模块(kuai)(kuai)(kuai)数据(ju)采集转化为TCP/IP的网关。这个网关一(yi)端是无线模块(kuai)(kuai)(kuai),比如蓝牙、Zigbee、Rola等UART接口的模块(kuai)(kuai)(kuai),另外一(yi)端是以太(tai)网。此(ci)时只需(xu)要(yao)将ZLAN1003的UART和(he)无线模块(kuai)(kuai)(kuai)的UART直(zhi)接对(dui)接即可(ke),不需(xu)要(yao)再增加一(yi)个MCU。

(2) 仪表采集:ZLAN1043支持自动采集,按(an)照(zhao)定(ding)制的(de)格式定(ding)时上发的(de)数(shu)据的(de)可编程功(gong)能(neng)。

(3) 串(chuan)口(kou)转网(wang)口(kou)网(wang)关:ZLAN1003本身(shen)就(jiu)是一个功能(neng)强大的串(chuan)口(kou)服务器单芯片,如果(guo)需要实现串(chuan)口(kou)转网(wang)口(kou)网(wang)关功能(neng)时,需要再(zai)外加MCU,也无需软件开发。另外ZLAN1003具有RS485EN引脚,可以支持(chi)对接各类485芯片。


无(wu)缝对接原来串口程序

很多RS232/RS485设备(bei)原(yuan)来(lai)内部的(de)MCU具有UART接口,且MCU内部程序是已(yi)经开发好的(de),基于(yu)以下的(de)原(yuan)因可(ke)能用(yong)户不(bu)希望重新开发MCU内部的(de)程序:

(1) 该MCU串口程序已经经过(guo)多年的应用验证(zheng),稳(wen)定(ding)可靠(kao)。如(ru)果(guo)重新开(kai)发为SPI等接口则会有稳(wen)定(ding)性方面的考虑。

(2) 由于研(yan)发(fa)进度短、研(yan)发(fa)资(zi)源(yuan)不够等原因,如(ru)果能够直接使用原来的MCU的程序则会(hui)加(jia)快(kuai)进度、减少研(yan)发(fa)投入。

(3) 原来的MCU程序(xu)代码已经丢失(shi)或者没有(you)技术员在维护。

ZLAN1003对(dui)于(yu)此(ci)类RS485/232设备的(de)网络化(hua)升(sheng)级提供(gong)了很好的(de)方案,只(zhi)要将(jiang)原来和232/485芯(xin)片对(dui)接(jie)的(de)部分和ZLAN1003对(dui)接(jie)即(ji)可。无需(xu)进行软件开发(fa),只(zhi)需(xu)要设计(ji)电(dian)路即(ji)可完成产品(pin)升(sheng)级。

另外ZLAN1003配备(bei)的(de)ZLVircom具(ju)有虚(xu)拟串口功能,如(ru)果用户不想修改(gai)上位机(ji)串口软件,同(tong)样可以满足要求。

目标应用

ZLAN1003可以用于许多(duo)网络智(zhi)能(neng)设备:

  • 物联网网关:物联网无线采集数据后转化为TCP/IP上传;
  • 门禁:各类RFID、门禁设备转化为TCP/IP进行通讯;
  • 安防:各类周界报警产品,如电力围栏、红外探头、消防等产品的远程报警;
  • 仪表采集:各类电表、能耗监控表的仪表数据的采集和上发;
  • Modbus网关:ZLAN1043本身是一个Modus网关单芯片,可以实现Modbus RTU设备升级为Modbus TCP设备;
  • 工业自动化:各类工业设备的RS485/232信号转化为TCP/IP信号进行采集和控制。
  • 智能家居设备:智能家居网关。
  • 网络IO控制器:ZLAN1043本身具有8个IO输入输出引脚,单芯片可以实现网络型8路DI/DO产品的设计。
  • 工业自动化:工业4.0和自动化生产。
  • 建筑智能和能源监控:包括风力发电、太阳能等发电量的采集和传输。
  • 医疗监控设备:医疗设备的信息化。

产品(pin)规格

网(wang)络界面

  • 以太网
  • 10/100 Mbps

串口界面

  • 界面
  • 3.3V UART
  • 串口数
  • 1
  • 校验位
  • None, Even, Odd, Space, Mark
  • 数据位
  • 5~9
  • 停止位
  • 1,2
  • 流控
  • RTS/CTS,DTR/DCR,XON/XOFF
  • 速率
  • 1200bps~460800bps

软件特(te)性(xing)

  • 协议
  • TCP,HTTP,UDP,ICMP,ARP,IP,DNS,DHCP
  • 虚拟串口平台
  • Windows 98/2000/XP/WIN7/WIN8
  • 配置方式
  • Web浏览器、卓岚ZLVirCom、串口类AT命令

电器特性(xing)

  • 电压输入
  • 供电电压:3.3V;IO电压:5V;230mA最大电流

机械(xie)特性

  • 尺寸
  • 见数据手册

工作环境

  • 工作温度,湿度
  • -40~85℃,5~95% RH
  • 储存温度,湿度
  • -40~120℃,5~95% RH