??本文經作者yiyi peter pan授權發布。

??1、作品簡介

??串口轉以太網網關可以將串口的數據轉發到網絡上特定服務器的特定端口上，實現設備的遠程控制、數據的遠程傳輸，現在已經廣泛應用于人們的生產生活中了，但是目前價格普遍偏高。我設計了一種低成本（約50元）的串口轉以太網網關方案，性能和可靠性能與商業串口轉以太網網關相媲美，成本降低一多半，值得推廣。作者承諾，本系統所有資料全部開源。

??很多人問我作品的創新點在哪里，我說沒有創新點，這個產品市場上已經很多了，然后別人說沒有創新點那么做這個有啥意義。這里我想說的是，雖然市場上有很多這樣的設備，但那畢竟是別人的，或許我自己做的東西沒有別人的好，但那畢竟是屬于自己的，以后當需要這個設備的時候就不用低三下四的從別人那里購買了。運動鞋自從上世紀就已經出現了，現在李寧也在做，安踏也在做，特步也在做，難道說新百倫再去做運動鞋就沒有意義了嗎？

??2、系統架構

??系統架構圖如圖2.1所示：

??圖2.1 串口轉以太網網關架構圖

??系統由五大部分組成：MAX3232模塊、ZigBee模塊座、SIM800C模塊、以太網模塊、MCU組成，其中ZigBee模塊座和SIM800C模塊為預留，可以暫不焊接。MCU外圍的這四種模塊之間均可以實現相互通信，可以通過程序設置成“串口GPRS網關”、“ZigBee以太網網關”等等。

??3、部分原理圖（如需原理圖和PCB可聯系作者）

??3.1 電源部分電路

??電源部分框圖如圖3.1所示：

??圖3.1 系統電源Tree

??主供電芯片為德州儀器TPS5430電源芯片，5.5~36V輸入，3A輸出，500kHz，性能穩定，應用廣泛。三個低壓差LDO分別為MCU、W5500、ZigBee模塊供電。

??圖3.2 TPS5430電路

??TPS5430的反饋電壓為1.221V，電源輸出電壓計算公式為：

??這里R1為4.7K，R2為2K，Vout=1.221*(4.7+2)/2≈4.09V，注意分壓電阻R1，R2不要超過100K，分壓電阻過大會導致反饋電壓不穩，影響輸出。

??保險絲F1和TVS管D2不焊接雖不影響電源輸出，但是還得加，血的教訓，你懂得。

??電源濾波電容選取與負載電流的變化有關，若設備運行中負載電流大小變化為1A，濾波電容選1000UF，本系統負載電流變化約為220MA（不焊接SIM800C），故選取220UF電容。電容容值不宜過大，否則會影響電源動態響應速度。

??3.2 MAX3232串口部分電路

??圖3.3 MAMX3232電路

??MAX232為5V供電，在這里不合適，故選取MAX3232。

??3.3 W5500以太網電路

??W5500延續了之前WIZnet系列產品的ToE技術，使用硬件邏輯門電路實現TCP/IP協議棧的傳輸層及網絡層（如：TCP、 UDP、ICMP、IPv4）ARP、IGMP、PPPoE等協議），并集成了數據鏈路層，物理層，以及32K字節片上RAM作為數據收發緩存，從而把網絡數據流量的處理工作全部轉移到W5500硬件協議棧中進行。下位機MCU無需承擔TCP/IP控制信息的處理任務，減輕了MCU負擔，提升了系統可靠性。

??W5500提供網絡喚醒及掉電模式，降低了系統能耗。W5500對外接口為通用的80MHz高速SPI，與STM32微控制器的連接非常方便。

??最近WIZnet推出了內置Cortex-M0內核的W7500P產品，使得通過單芯片實現全硬件TCP/IP協議棧接入以太網成為可能，作者承諾以后還會用W7500P重新設計該系統。

??圖3.4 W5500電路

??3.5 MCU部分電路

??圖3.5 MCU部分電路

??4、PCB實物（如需原理圖和PCB可聯系作者）

??圖4.1 PCB Layout圖

??圖4.2 實物照片（正面）

??圖4.2 實物照片（背面）

??當時為了調試SIM800C，把SIM800C和SIM卡座焊接上了，如果僅僅是做“串口轉以太網網關”的話，SIM800C可以省略。

??部分零部件BOM表（省略了小電容電阻）：

??5、下位機軟件架構（如需下位機源程序可聯系作者）

??系統運行流程圖如圖5.1所示：

??需要注意的是，大部分串口應用程序都是以一字節為單位傳輸，當檢測到特定字符（如換行）才判定一幀數據結束。這樣做的問題在于一旦特定字符受干擾丟失，會導致MCU誤判。該系統需要以幀為單位傳輸數據，只要字符與字符之間間隔超過一定的時間，那么就判定這一幀數據結束。

??圖5.1 系統運行流程圖

??6、上位機設置軟件（如需上位機設置軟件源代碼可聯系作者）

??這個設置軟件用C#寫的，設置軟件中的部分功能（如控制器地址、輸入點返回方式、心跳功能、登錄密碼等）為預留。

??圖6.1 下位機設置軟件

??7、總結

??只用MAX3232+STM32+24C02+W5500四顆芯片，即可自制低成本的串口轉以太網網關，經過作者長時間測試，運行穩定可靠。以后還會設計MAX3232+ +W7500P+24C02方案來重新設計該系統。搞電子是作者我的愛好，我會用最嚴格的規范去設計最可靠的產品，造福社會創造價值。謝謝大家。