專利名稱：嵌入式ifsf協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊。
背景技術(shù)：
隨著石化企業(yè)信息化建設(shè)的推進(jìn)，國內(nèi)各大石油公司都在積極推進(jìn)加油站管理系統(tǒng)，旨在通過規(guī)范業(yè)務(wù)流程、整合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時、準(zhǔn)確與共享，以加快市場反應(yīng)速度、提高企業(yè)競爭力。加油站管理系統(tǒng)的基本功能需求是通過對加油站設(shè)備的統(tǒng)一管理和集成監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對成品油及便利店零售業(yè)務(wù)進(jìn)、銷、存等情況進(jìn)行實(shí)時采集。加油站是一個非常復(fù)雜的環(huán)境，包含許多不同的設(shè)備，如加油機(jī)、油罐液位儀、價 格顯示牌等。加油站設(shè)備廠家、型號眾多，不同設(shè)備廠商都有自己私有的設(shè)備協(xié)議和接口。設(shè)備協(xié)議和接口的多樣性和不開放增加了加油站級設(shè)備統(tǒng)一管理的難度，導(dǎo)致設(shè)備集成效率不高，需要借助中間件二次開發(fā)才能將它們集成到一個現(xiàn)場控制軟件中，浪費(fèi)了大量的人力和物力。此外，接口協(xié)議的多樣性亦使得加油機(jī)站設(shè)備的維護(hù)困難以及加油設(shè)備的互操作性差，石油零售商在選擇、更換加油站設(shè)備時受制于生產(chǎn)廠商。為了使不同廠商設(shè)備間更容易集成，國際加油站標(biāo)準(zhǔn)論壇組織制定了統(tǒng)一的IFSF協(xié)議來規(guī)范加油站設(shè)備生產(chǎn)商。IFSF (International Forecourt Standard Forum)是一個國際石油零售商組成的論壇，他們擁有一個共同的目標(biāo)通過在加油站采用完全開放的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)加油站設(shè)備的互操作，將不同設(shè)備連接到同一個網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備間可以相互交換數(shù)據(jù)和控制指令。IFSF標(biāo)準(zhǔn)是最適合的加油站連接標(biāo)準(zhǔn)，它定義了石油零售設(shè)備之間通信的協(xié)議和規(guī)范，解決加油站的連接問題。IFSF協(xié)議能在加油站設(shè)備間提供完全的、協(xié)作的開放系統(tǒng)，具體有如下特點(diǎn)(I)獨(dú)立于設(shè)備供應(yīng)商，相同功能的設(shè)備只要是遵守IFSF協(xié)議的相似設(shè)備都可以相互代替。(2)互操作性。不同廠家的設(shè)備只要設(shè)備遵守IFSF協(xié)議，都可以進(jìn)行相操作。(3)國際范圍內(nèi)的認(rèn)同和應(yīng)用，有利于IFSF協(xié)議的完善。在加油站設(shè)備的互聯(lián)系統(tǒng)中，IFSF標(biāo)準(zhǔn)站級架構(gòu)是一種非常先進(jìn)的加油站設(shè)備連接方式，協(xié)議統(tǒng)一，冗余較少，易于添加設(shè)備，它是石油產(chǎn)業(yè)中加油站管理的一種發(fā)展趨勢。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)加油站設(shè)備廠商還沒有完成向IFSF標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備轉(zhuǎn)變。為加快其產(chǎn)品開發(fā)周期，他們需求一種能夠?qū)⑵渌接性O(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換為IFSF協(xié)議的裝置。此外，當(dāng)采用IFSF標(biāo)準(zhǔn)站級架構(gòu)時，為了避免更換設(shè)備帶來的昂貴費(fèi)用，也需要通過增設(shè)協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，將現(xiàn)場使用設(shè)備的私有協(xié)議轉(zhuǎn)換為IFSF標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與后臺通信，實(shí)現(xiàn)非IFSF設(shè)備與IFSF設(shè)備之間的相互通訊和相互操作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了實(shí)現(xiàn)非IFSF設(shè)備與IFSF設(shè)備之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而提供一種嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊。嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，它包括微處理器、電平轉(zhuǎn)換電路、PHY芯片和RJ45接口電路；所述RJ45接口電路接入10M/100M以太網(wǎng)，所述RJ45接口電路的接口信號輸入或輸出端與PHY芯片的接口信號輸出或輸入端連接；所述PHY芯片的PHY芯片信號輸入或輸出端與微處理器的PHY芯片信號輸出或輸入端連接；微處理器的串行通信數(shù)據(jù)端口通過電平轉(zhuǎn)換電路與外部設(shè)備的串行輸入/輸出接口電路的串行通信端連接；微處理器內(nèi)置嵌入式操作系統(tǒng)U C/0S-II和TCP/IP協(xié)議棧，用于提供IFSF協(xié)議或?qū)崿F(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。它還包括存儲器，所述存儲器的存儲器信號輸入或輸出端與微處理器的存儲器信號輸出或輸入端連接。它還包括電源調(diào)整電路，所述電源調(diào)整電路的電源信號輸入端與外部設(shè)備的電源的電源信號輸出端連接；所述電源調(diào)整電路用于給微處理器、電平轉(zhuǎn)換電路、PHY芯片和RJ45接口電路提供工作電源。微處理器是米用ARM Cortex-M系列芯片實(shí)現(xiàn)。 外部設(shè)備的串行輸入/輸出接口電路是能夠支持電流環(huán)、RS232、RS485或RS422的接口電路。有益效果本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)非IFSF設(shè)備與IFSF設(shè)備之間的相互通訊和相互操作，可直接嵌入到加油站設(shè)備廠商的產(chǎn)品中研發(fā)IFSF標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，加快新產(chǎn)品開發(fā)，也可用于設(shè)備改造，將非IFSF設(shè)備升級為IFSF設(shè)備。該協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊具有良好的應(yīng)用前景。本實(shí)用新型所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、嵌入性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且易于集成、易于功能擴(kuò)展以及用戶的二次開發(fā)。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型應(yīng)用于加油站中實(shí)現(xiàn)非IFSF設(shè)備與IFSF設(shè)備的轉(zhuǎn)換原理示意圖；圖3是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換原理示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖I說明本具體實(shí)施方式
，嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，它包括微處理器I、電平轉(zhuǎn)換電路2、PHY芯片3和RJ45接口電路4 ;所述RJ45接口電路4接入IOM/1OOM以太網(wǎng)8，所述RJ45接口電路4的接口信號輸入或輸出端與PHY芯片3的接口信號輸出或輸入端連接；所述PHY芯片3的PHY芯片信號輸入或輸出端與微處理器I的PHY芯片信號輸出或輸入端連接；微處理器I的串行通信數(shù)據(jù)端口通過電平轉(zhuǎn)換電路2與外部設(shè)備的串行輸入/輸出接口電路7的串行通信端連接；微處理器I內(nèi)置嵌入式操作系統(tǒng)U C/0S-II和TCP/IP協(xié)議棧，用于提供IFSF協(xié)議或?qū)崿F(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。
具體實(shí)施方式
二、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的區(qū)別在于，它還包括存儲器5,所述存儲器5的存儲器信號輸入或輸出端與微處理器I的存儲器信號輸出或輸入端連接。
具體實(shí)施方式
三、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
二所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的區(qū)別在于，存儲器5是型號為FM28V020的存儲器。
具體實(shí)施方式
四、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二或三所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的區(qū)別在于，它還包括電源調(diào)整電路6，所述電源調(diào)整電路6的電源信號輸入端與外部設(shè)備的電源9的電源信號輸出端連接；所述電源調(diào)整電路6用于給微處理器I、電平轉(zhuǎn)換電路2、PHY芯片3和RJ45接口電路4提供工作電源。
具體實(shí)施方式
五、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
四所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的區(qū)別在于，微處理器I是采用ARM Cortex-M系列芯片實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
六、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二、三或五所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的區(qū)別在于，外部設(shè)備的串行輸入/輸出接口電路7是能夠支持電流環(huán)、RS232、RS485 或 RS422 的接口 電路。工作原理IFSF協(xié)議遵守標(biāo)準(zhǔn)OSI的七層協(xié)議模式，其中低六層在IFSF協(xié)議中合為通信層，第七層為應(yīng)用層。IFSF協(xié)議有兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分別采用的是LonWorks協(xié)議和TCP/IP協(xié)議。本實(shí)用新型采用基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖I所示，以ARM微處理器為主控芯片，擴(kuò)展非易失性存儲器芯片、以太網(wǎng)接口芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片以及電源調(diào)整電路構(gòu)成嵌入式協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的硬件電路。在ARM微處 理器中移植嵌入式操作系統(tǒng)U C/0S-II及TCP/IP協(xié)議棧后，編寫程序代碼實(shí)現(xiàn)IFSF協(xié)議以及協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能。絕大多數(shù)廠商的加油站設(shè)備都提供串行通訊接口，如電流環(huán)、RS232、RS485或RS422接口，通過軟件設(shè)置，這些接口均可接入本實(shí)用新型的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊。當(dāng)從串行接口接收到用戶私有協(xié)議的命令時，本實(shí)用新型所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換為IFSF協(xié)議通過以太網(wǎng)接口送出；從以太網(wǎng)接口接到IFSF協(xié)議信息時執(zhí)行相應(yīng)操作，如需要下發(fā)到加油站設(shè)備則轉(zhuǎn)換為用戶私有協(xié)議通過串行接口送出。用戶可以通過以太網(wǎng)接口設(shè)置轉(zhuǎn)換模塊的IP地址、MAC地址、節(jié)點(diǎn)地址以及串行通訊接口方式等基本參數(shù)，并可以在線升級固件。本實(shí)用新型所述模塊的典型應(yīng)用如圖2所示。本實(shí)用新型以ARM Cortex-M系列的STM32F107微處理器為控制核心，擴(kuò)展非易失性存儲器FM28V020用于存儲IFSF協(xié)議中的數(shù)據(jù)庫，選用PHY芯片DP83848以及接口模塊HR911105A實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊接口，擴(kuò)展MAX232、MAX485等芯片實(shí)現(xiàn)與外界設(shè)備串行接口通訊的電平轉(zhuǎn)換，電源調(diào)整模塊將外界供電電壓轉(zhuǎn)化為3. 3V。如附圖3所示，嵌入式操作系統(tǒng)為源代碼公開的實(shí)時操作系統(tǒng)U C/0S-II，它內(nèi)核小，多任務(wù)，易于剪裁，可移植性好。嵌入式TCP/IP協(xié)議棧移植了開源的LwIP。在iiC/0S-II操作系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下，編寫m)P服務(wù)器、UDP客戶端、TCP服務(wù)器、TCP客戶端、串行口數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換等多個任務(wù)實(shí)現(xiàn)IFSF協(xié)議、串行口通訊協(xié)議及兩者之間的指令轉(zhuǎn)換等功能。數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)根據(jù)IFSF協(xié)議實(shí)現(xiàn)原理，每個IFSF設(shè)備都有一個數(shù)據(jù)庫，其它設(shè)備只需讀寫該數(shù)據(jù)庫便能控制該設(shè)備?？刂品酵ㄟ^讀寫實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問，而被控方對該請求做出響應(yīng)，并加以處理?？紤]到嵌入式系統(tǒng)體積小的特點(diǎn)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)體積大、延時長，本實(shí)用新型利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在非易失性存儲器芯片上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫功能，與y C/0S-II操作系統(tǒng)配合，應(yīng)用任務(wù)可以直接訪問數(shù)據(jù)庫而不需要單獨(dú)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫引擎。IFSF信息的實(shí)現(xiàn)IFSF信息分為心跳(HeartBeat)和數(shù)據(jù)消息(Data Message)兩種。I.心跳數(shù)據(jù)包收發(fā)功能的實(shí)現(xiàn)。HeartBeat是每個基于IFSF協(xié)議的設(shè)備為了證明自己在線，而每隔一段時間就在IFSF網(wǎng)絡(luò)上廣播的一個消息，若是其它設(shè)備沒有收到該消息，將視該設(shè)備不存在，不可通信。本實(shí)用新型在U C/0S-II操作系統(tǒng)下開發(fā)兩個任務(wù)一個任務(wù)實(shí)現(xiàn)UDP服務(wù)器，用于監(jiān)測其他IFSF設(shè)備的心跳信息；另一個任務(wù)實(shí)現(xiàn)UDP客戶端，用于發(fā)送本模塊的心跳信息。[0028]2.數(shù)據(jù)消息的收發(fā)功能的實(shí)現(xiàn)。在IFSF網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)消息是以數(shù)據(jù)庫讀寫形式來訪問的，有六種基本消息讀消息、寫消息、有確認(rèn)主動數(shù)據(jù)消息、無確認(rèn)主動數(shù)據(jù)消息、回答消息和確認(rèn)消息。本實(shí)用新型在UC/0S-II操作系統(tǒng)下開發(fā)兩個任務(wù)一個任務(wù)實(shí)現(xiàn)TCP服務(wù)器，用于接收其他IFSF設(shè)備的數(shù)據(jù)消息；另一個任務(wù)實(shí)現(xiàn)TCP客戶端，用于發(fā)送本模塊的數(shù)據(jù)消息。串行口數(shù)據(jù)收發(fā)及協(xié)議轉(zhuǎn)換功能串行接口收發(fā)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的收發(fā)。當(dāng)從串行接口接收到用戶私有協(xié)議的命令時，模塊將其轉(zhuǎn)換為IFSF協(xié)議通過以太網(wǎng)接口發(fā)出；從以太網(wǎng)接口接到IFSF協(xié)議命令時執(zhí)行相應(yīng)操作，如需要下發(fā)指令到設(shè)備中則轉(zhuǎn)換為用戶私有協(xié)議通過串行接口發(fā)出。本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式，凡在不脫離本實(shí)用新型的精神和原則的情況下所做的任何修改和變形等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其特征是它包括微處理器(I)、電平轉(zhuǎn)換電路(2)、PHY芯片(3)和RJ45接口電路⑷；所述RJ45接口電路⑷接入10M/100M以太網(wǎng)⑶，所述RJ45接口電路(4)的接口信號輸入或輸出端與PHY芯片(3)的接口信號輸出或輸入端連接；所述PHY芯片(3)的PHY芯片信號輸入或輸出端與微處理器⑴的PHY芯片信號輸出或輸入端連接；微處理器(I)的串行通信數(shù)據(jù)端口通過電平轉(zhuǎn)換電路(2)與外部設(shè)備的串行輸入/輸出接口電路(7)的串行通信端連接； 微處理器(I)內(nèi)置嵌入式操作系統(tǒng)μ C/OS-II和TCP/IP協(xié)議棧，用于提供IFSF協(xié)議或?qū)崿F(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于它還包括存儲器(5),所述存儲器(5)的存儲器信號輸入或輸出端與微處理器(I)的存儲器信號輸出或輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于存儲器(5)是型號為FM28V020的存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于它還包括電源調(diào)整電路(6)，所述電源調(diào)整電路(6)的電源信號輸入端與外部設(shè)備的電源(9)的電源信號輸出端連接；所述電源調(diào)整電路(6)用于給微處理器(I)、電平轉(zhuǎn)換電路(2)、PHY芯片(3)和RJ45接口電路(4)提供工作電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于微處理器(I)是采用ARM Cortex-Μ系列芯片實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于外部設(shè)備的串行輸入/輸出接口電路(7)是能夠支持電流環(huán)、RS232、RS485或RS422的接口電路。
專利摘要嵌入式IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，涉及一種IFSF協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊。它是實(shí)現(xiàn)非IFSF設(shè)備與IFSF設(shè)備之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。它的RJ45接口電路的接口信號輸入或輸出端與PHY芯片的接口信號輸出或輸入端連接；PHY芯片的PHY芯片信號輸入或輸出端與微處理器的PHY芯片信號輸出或輸入端連接；微處理器的串行通信數(shù)據(jù)端口通過電平轉(zhuǎn)換電路與外部設(shè)備的串行輸入/輸出接口電路的串行通信端連接；微處理器中內(nèi)置嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II和TCP/IP協(xié)議棧，用于提供IFSF協(xié)議或?qū)崿F(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型適用于非IFSF設(shè)備與IFSF設(shè)備之間的通訊和操作。
文檔編號H04L29/06GK202535394SQ20122023454
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者常存, 杜西亮 申請人:黑龍江大學(xué)