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串口转以太网单芯片

ZLAN1003

串口转以太网单芯片

  • 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是上海卓岚推出的一款针对物联网应用的芯片。它具有一个10M/100M的以太网接口(内部已经集成PHY功能),一个普通速率UART、一个高速UART和一些可配置的功能引脚。

ZLAN1003系列的基本的功能是实现UART到TCP/IP的协议转化,即将UART收到的数据转到到云端/计算机,云端/计算机下发的数据转发到UART。实现这些功能,无需用户开发程序,ZLAN1003内部的程序是已经固化好的,用户配置即可使用。可以将它视为一颗单芯片级别的串口转网口芯片、物联网芯片。


它内部已经集成物联网(IOT)所需的各类功能,包括:

1)通过网口搜索和配置ZLAN1003的参数;

2) 通过网口下载自定义的Web,通过Web配置IP和波特率等参数

3) 可配置ZLAN1003的工作模式自动连接7个云端服务器;

4) 可以配置ZLAN1003具有注册包和心跳包功能;

5) 可配置为http模式,可以和云端的asp/php的GET/POST指令直接对接;

6) 具有Modbus网关功能,实现Modbus TCP转Modbus RTU;

7) 支持SNMP协议,可以将各类串口协议转化为SNMP协议;

8) 可以配置为“转码”功能,可以自动串口发送指令,采集仪表数据后按照定制格式上传;


框图

ZLAN1003系列额内部固件程序是已经固化好的,无需二次开发,但是可以通过网口进行程序升级。芯片的外部接口主要是UART、以太网和IO接口。ZLAN1003内部功能模块包括:网络配置的芯片参数的功能,串口通过类似AT指令配置的功能,通过已经内嵌的Web进行配置的功能,IO控制输入输出引脚功能等。

硬件特点

  • 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。

优势

ZLAN1003系列有如下的4个优势:零软件开发、集成丰富的IOT功能、某些应用无需外置MCU、无缝对接原来串口程序。


零软件开发

ZLAN1003系列芯片内部程序无需用户二次开发,对接用户MCU的UART直接收发数据即可将数据传输到网络上的计算机程序。用户使用步骤大致如下:

(1) 卓岚提供完整的ZLAN1003芯片的外围电路图,用户按照此电路图设计,将ZLAN1003焊接到电路板。

(2) ZLAN1003的电路板上电后,电路板的RJ45网口接入网络,网络中的任何一台计算机通过ZLVircom或者用户自己开发的程序,通过网络搜索设备,使用ZLVircom查看ZLAN1003的IP和端口,如有需要可以配置IP和波特率。将计算机上的Socket(TCP/IP)软件连接到设备IP和端口。

(3) 相关指示灯指示ZLAN1003和计算机是否建立TCP/IP。

(4) 连接建立后,Socket(TCP/IP)软件发送给ZLAN1003的数据将通过UART发给用户的MCU,用户MCU的数据也可通过UART发数据给计算机Socket(TCP/IP)软件。

(5) 如有需要,用户MCU上电后也可以通过类AT指令读取ZLAN1003的MAC,修改IP等操作。

以上的使用步骤中并没有一点软件开发工作,即使是硬件开发也提供有完整的电路图。只需要使用ZLVircom一次性配置ZLAN1003的IP、波特率等参数保存好后就可以使用,真正做到了零软件开发。

一般可以在1个星期完成一个基于以太网的物联网产品的开发。零软件开发特点为用户产品快速上市提供了快捷的方案,也避免了软件开发时间长、软件开发不稳定等问题。


集成丰富的IOT功能

ZLAN1003内部已经集成了很多IOT的功能模块,减少了用户的开发相关物联网功能的工作量。这里简单介绍几个典型功能:

(1) 注册包和心跳包功能:物联网设备和云端对接的时候需要将自的ID发送到云端软件,方便云端识别设备的编号。ZLAN1003/1043具有多种注册包和心跳包方式。

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

(3) ZLAN1043可以配置为“转码”功能,可以自动串口发送指令,采集仪表数据后按照定制格式上传;方便了将不同的设备转化为统一的云端服务器格式,而不需要二次开发。

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

(5) ZLAN1043N支持P2P方式的内网穿越通讯,实现随时随地通过ID联网:可以在没有云端的环境下实现PC监控任意一台内网的设备。


某些应用无需外置MCU

由于ZLAN1003芯片无需MCU通过串口、SPI进行配置,内部固化的程序已经可以实现UART转TCP/IP,且ZLAN1043具有强大的“转码”编程功能,所以用户可以省略MCU,这样可以降低电路板复杂度和节约成本。

我们列举如下几个情况:

(1) 对接无线串口模块:ZLAN1003可以用作某些无线模块数据采集转化为TCP/IP的网关。这个网关一端是无线模块,比如蓝牙、Zigbee、Rola等UART接口的模块,另外一端是以太网。此时只需要将ZLAN1003的UART和无线模块的UART直接对接即可,不需要再增加一个MCU。

(2) 仪表采集:ZLAN1043支持强大的“转码”功能,它具有自动采集,按照定制的格式定时上发的数据的可编程功能。此时只要将“转码”配置文件写入ZLAN1043内部,则ZLAN1043就会发送特定的指令,并按照固定的格式上发给云端,需要电路板上增加一个MCU进行数据采集和协议转化。

(3) 串口转网口网关:ZLAN1003本身就是一个功能强大的串口服务器单芯片,如果需要实现串口转网口网关功能时,需要再外加MCU,也无需软件开发。另外ZLAN1003具有RS485EN引脚,可以支持对接各类485芯片。


无缝对接原来串口程序

很多RS232/RS485设备原来内部的MCU具有UART接口,且MCU内部程序是已经开发好的,基于以下的原因可能用户不希望重新开发MCU内部的程序:

(1) 该MCU串口程序已经经过多年的应用验证,稳定可靠。如果重新开发为SPI等接口则会有稳定性方面的考虑。

(2) 由于研发进度短、研发资源不够等原因,如果能够直接使用原来的MCU的程序则会加快进度、减少研发投入。

(3) 原来的MCU程序代码已经丢失或者没有技术员在维护。

ZLAN1003对于此类RS485/232设备的网络化升级提供了很好的方案,只要将原来和232/485芯片对接的部分和ZLAN1003对接即可。无需进行软件开发,只需要设计电路即可完成产品升级。

另外ZLAN1003配备的ZLVircom具有虚拟串口功能,如果用户不想修改上位机串口软件,同样可以满足要求。

目标应用

ZLAN1003可以用于许多网络智能设备:

  • 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。

产品规格

网络界面

  • 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

软件特性

  • 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

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

机械特性

  • 尺寸
  • 见数据手册

工作环境

  • 工作温度,湿度
  • 0~70℃,5~95% RH
  • 储存温度,湿度
  • -45~165℃,5~95% RH