原标题:【干货】以太网网关自制低成本串口
本文经作者yiyi peter pan授权发布。
1、作品简介
串口以太网网关可以将串口数据转发到网络上特定服务器的特定端口，实现设备的远程控制和数据的远程传输。现在它已经广泛应用于人们的生产和生活中，但目前的价格普遍较高。我设计了一个低成本（约50元）的串口以太网网关方案。其性能和可靠性与商业串口以太网网关相当，成本降低了一半以上，值得推广。作者承诺开源系统的所有数据。
很多人问我作品的创新点在哪里。我说没有创新点。这个产品市场上经很多了，然后别人说没有创新点这么做有什么意义？这里我想说的是，虽然市场上有很多这样的设备，但它毕竟是别人的。也许我自己做的不如别人好，但它毕竟属于我自己。将来，当我需要这个设备时，我不必从别人那里买。自上个世纪以来，运动鞋就出现了，现在李宁也在做，安踏也在做，特步也在做，伦再做运动鞋没有意义吗？
2、系统架构
如图2所示.1所示：
图2.1 串口以太网关架构图
系统由五部分组成：MAX3232模块、ZigBee模块座、SIM800C模块，以太网模块，MCU组成，其中ZigBee模块座和SIM800C预留模块，可暂时不焊接。MCU通过程序设置为串口GPRS网关”、“ZigBee等等。
3.部分原理图(如需原理图和PCB可联系作者)
3.1 电源部分电路
如图3所示.1所示：
图3.1 系统电源Tree
主电源芯片为德州仪器TPS5430电源芯片，5.5~36V输入，3A输出，500kHz，性能稳定，应用广泛。三个低压差LDO分别为MCU、W5500、ZigBee模块供电。
图3.2 TPS5430电路
TPS5430的反馈电压为1.221V，电源输出电压计算公式如下：
这里R1为4.7K，R2为2K，Vout=1.221*(4.7 2)/2≈4.09V，注意分压电阻R1，R2不要超过100K，分压电阻过大会导致反馈电压不稳定，影响输出。
保险丝F1和TVS管D2不焊接虽然不影响电源输出，但还是要加，血的教训，你知道。
如果设备运行中负载电流的大小变化为1，则电源滤波电容的选择与负载电流的变化有关A，滤波电容选1000UF，该系统的负载电流变化约为220MA(不焊接SIM800C)，故选取220UF电容。电容值不宜过大，否则会影响电源的动态响应速度。
3.2 MAX3232串口部分电路
图3.3 MAMX3232电路
MAX232为5V供电，在这里不合适，故选取MAX3232。
3.3 W5500以太网电路
W5500延续了之前WIZnet系列产品的ToE使用硬件逻辑门电路实现技术TCP/IP协议栈的传输层和网络层(如:TCP、 UDP、ICMP、IPv4)ARP、IGMP、PPPoE等协议)并集成数据链路层、物理层和32K字节片上RAM作为数据收发缓存，从而将网络数据流的处理全部转移到W在5500硬件协议栈中进行。下位机MCU无需承担TCP/IP控制信息的处理任务减少了MCU负担提高了系统的可靠性。
W5500提供网络唤醒和断电模式，降低系统能耗。W5500对外界面是通用的80MHz高速SPI，与STM连接32微控制器非常方便。
最近WIZnet推出了内置Cortex-M0内核的W7500P产品，使得通过单芯片实现全硬件TCP/IP协议栈有可能访问以太网。作者承诺将来使用它W7500P重新设计系统。
图3.4 W5500电路
3.5 MCU部分电路
图3.5 MCU部分电路
4、PCB实物(如需原理图和PCB可联系作者)
图4.1 PCB Layout图
图4.2 实物照片(正面)
图4.2 实物照片(背面)
当时是为了调试SIM800C，把SIM800C和SIM卡座焊接，如果只做串口转以太网网关，SIM800C可以省略。
部分零部件BOM表(省略小电容电阻):
5.下位机软件架构(如需下位机源程序，可联系作者)
图5如图所示.1所示：
需要注意的是，大多数串口应用程序是通过一个字节传输的，当检测到特定字符（如交换）时，确定一帧数据结束。这样做的问题是，一旦特定扰和丢失，它就会导致MCU误判。只要字符与字符之间的间隔超过一定时间，系统就需要以帧为单位传输数据。
图5.1 系统运行流程图
6.上位机设置软件(如果需要上位机设置软件源代码，可以联系作者)
使用此设置软件C#编写，预留软件中的一些功能(如控制器地址、输入点返回方式、心跳功能、登录密码等)。
图6.1 软件设置在下位机上
7、总结
只用MAX3232 STM32 24C02 W5500四个芯片可以自制低成本串口转移到以太网网关。经过作者长期测试，运行稳定可靠。以后会设计MAX3232 W7500P 24C02计划重新设计系统。做电子是作者的爱好。我将以最严格的规范设计最可靠的产品，造福社会，创造价值。非常感谢。
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