智能協(xié)議轉換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種智能協(xié)議轉換器，其特征在于，包括：用于以太網通訊電路，用于CAN總線協(xié)議通訊電路，用于協(xié)議轉換處理的微處理器電路及數據存儲電路，用于CAN總線協(xié)議與IEC104之間進行協(xié)議轉換的協(xié)議轉換配置參數及轉換邏輯；所述以太網通訊電路完成IEC104規(guī)約數據的接收和發(fā)送；所述CAN總線協(xié)議通訊電路完成CAN總線協(xié)議數據的發(fā)送和接收；所述的協(xié)議轉換處理的微處理器電路完成協(xié)議轉換的智能邏輯處理，數據存儲電路完成協(xié)議轉換配置參數的存儲和接收數據、發(fā)送數據的存儲；所述CAN總線協(xié)議與IEC104之間進行協(xié)議轉換的協(xié)議轉換參數及轉換邏輯完成CAN總線協(xié)議到IEC104規(guī)約的轉換依據和邏輯轉換，完成IEC104規(guī)約到CAN總線協(xié)議的轉換依據和邏輯轉換。
【專利說明】智能協(xié)議轉換器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能協(xié)議轉換器，特別涉及用于CAN總線協(xié)議設備與基于TCP/IP的IEC 60870-5-104規(guī)約(以下簡稱IEC104規(guī)約)系統(tǒng)或設備之間，將CAN總線協(xié)議數據報文轉換成IEC104規(guī)約數據報文，將IEC104規(guī)約數據報文轉換成CAN總線協(xié)議報文的智能協(xié)議轉換器。
【背景技術】
[0002]CAN總線是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，突出的可靠性、實時性和靈活性，被認為是最有前途的現(xiàn)場總線之一，越來越廣泛應用于汽車、電力等工業(yè)控制領域，目前使用CAN總線進行通信的設備多種多樣；IEC104是國際電工委員會(IEC)制定的用于變電站自動化系統(tǒng)的基于TCP/IP的國際標準，在電力系統(tǒng)等工業(yè)領域的工程實踐應用越來越廣；CAN總線設備在與IEC104規(guī)約系統(tǒng)進行數據通訊時，兩者之間必須有通信協(xié)議轉換功能的設備或部件，完成兩者之間數據的接收、處理、發(fā)送；由于IEC104規(guī)約系統(tǒng)應用于不同領域，且應用系統(tǒng)千差萬別，加上不同的廠家IEC104規(guī)約信息點號等定義各不相同，使CAN總線協(xié)議設備與IEC104規(guī)約系統(tǒng)進行數據通信時，需要根據實際應用重新開發(fā)專有的協(xié)議轉換設備，造成開發(fā)資源的重復投入和浪費，延長開發(fā)或工程應用周期；而且市場上很多廠商不具備技術開發(fā)實力，在應用中涉及到CAN總線與IEC104規(guī)約系統(tǒng)對接時出現(xiàn)邁不過去的瓶頸。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種結構邏輯合理、應用便利，實現(xiàn)CAN總線協(xié)議與基于TCP/IP標準的IEC104規(guī)約之間，通過配置協(xié)議轉換配置參數，自動依據配置的協(xié)議轉換配置參數對通信數據報文進行邏輯轉換，實現(xiàn)兩種不同通訊規(guī)約之間快速實現(xiàn)數據報文通信的智能協(xié)議轉換器。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種智能協(xié)議轉換器，包括:用于實現(xiàn)CAN總線協(xié)議的CAN控制收發(fā)電路；用于實現(xiàn)IEC104規(guī)范的以太網控制收發(fā)電路；用于連接CAN控制收發(fā)電路和以太網控制收發(fā)電路的微處理器電路；用于協(xié)議轉換配置參數和收發(fā)數據存儲的存儲單元；用于CAN總線協(xié)議數據報文轉換成IEC104規(guī)約數據報文的協(xié)議轉換邏輯參數和協(xié)議轉換處理邏輯；用于IEC104規(guī)約數據報文轉換成CAN總線協(xié)議數據報文的協(xié)議轉換配置參數和協(xié)議轉換處理邏輯。
[0005]作為一種人性化優(yōu)選方案，本發(fā)明還可配有聲音提示部分和指示燈提示部分；該聲音、指示燈提示部分與微處理器的管腳電連接。
[0006]作為智能協(xié)議轉換器，實現(xiàn)IEC104規(guī)范的以太網控制收發(fā)電路包括用于連接以太網的RJ45插座接口，用于驅動以太網的以太網控制和網絡變壓器電路；通過RJ45接口連接外部IEC104規(guī)約系統(tǒng)或設備并收發(fā)報文。
[0007]作為智能協(xié)議轉換器，實現(xiàn)CAN總線協(xié)議的CAN控制收發(fā)電路包括用于連接CAN總線的2PIN接線端子接口用于驅動CAN總線的CAN控制和收發(fā)電路；通過2PIN接線端子接口連接外部CAN總線協(xié)議設備并收發(fā)報文。
[0008]作為智能協(xié)議轉換器，能通過工具配置協(xié)議轉換配置參數，并且保存配置的協(xié)議轉換邏輯參數。
[0009]作為智能協(xié)議轉換器，CAN總線通信協(xié)議數據轉換成IEC104規(guī)約數據的協(xié)議轉換邏輯參數包括:CAN報文標識符、類型標識、報文格式、單元公共地址、特殊功能類型、起始位、停止位、字段類型、比例系數、點號、字段長度；CAN報文標識符:CAN報文幀格式為標準幀時，標識符為11位，CAN報文幀格式為擴展幀時，標識符為29位；類型標識:為CAN報文標識符對應的IEC104規(guī)約中應用服務數據單元(ASDU)數據單元標識符中的類型標識；報文格式:指IEC104報文格式，IEC104報文格式有三種:信息傳輸格式類型(I格式)用I表示、監(jiān)視功能類型(S格式)用2表示、控制功能類型(U格式)用3標識；單元公共地址:指CAN報文標識符對應的IEC104規(guī)約中應用服務數據單元公共地址或設備地址；特殊功能類型:指CAN報文標識符對應的IECl04通訊規(guī)范中對應的特殊功能類型，在充電站系統(tǒng)、換電站系統(tǒng)中指記錄類型；起始位:指在CAN報文8個字節(jié)(每個字節(jié)8位)的數據域中共有64位，代表一個數據字段類型的起始位位置；停止位:指在CAN報文8個字節(jié)(每個字節(jié)8位)的數據域中共有64位，代表一個數據字段類型的與起始位對應的停止位位置；字段類型:指CAN報文數據的字段類型，如BCD碼、BIN碼等類型；比例系數:CAN或IEC104規(guī)約中，傳輸時必須為整數，但實際應用中有小數，CAN總線數據傳輸過程中必須先乘10n(n = 0,1,2,3,4...)轉化成整數，在IEC104規(guī)約接收端收到此數據后再除以10m(m = 0，1，2，3，4...)把數據轉成原值，比例系數=IOVlOn ;點號:點號=起始地址或者信息體地址-1EC104規(guī)約中配置的起始地址；字段長度:在IEC104規(guī)約中給某種類型參數規(guī)定字節(jié)數。
[0010]作為智能協(xié)議轉換器，CAN總線協(xié)議數據報文轉換成IEC104規(guī)約數據報文的協(xié)議轉換處理邏輯根據CAN總線協(xié)議數據報文轉換成IEC104規(guī)約數據報文的協(xié)議轉換配置參數把CAN總線協(xié)議數據報文轉換成IEC104規(guī)約數據報文。
[0011]作為智能協(xié)議轉換器，IEC104規(guī)約數據轉換成CAN總線通信協(xié)議數據的協(xié)議轉換邏輯參數包括:類型標識、報文格式、CAN報文標識符、CAN幀類型、CAN幀格式、起始地址、終止地址、字段類型、比例系數、字段長度；類型標識--為CAN報文標識符對應的IEC104規(guī)約中應用服務數據單元(ASDU)數據單元標識符中的類型標識；報文格式:指IEC104報文格式，IEC104報文格式有三種:信息傳輸格式類型(I格式)用I表示、監(jiān)視功能類型(S格式)用2表示、控制功能類型(U格式)用3標識；CAN報文標識符:CAN報文幀格式為標準幀時，標識符為11位，CAN報文幀格式為擴展幀時，標識符為29位；CAN幀類型:包括數據幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀；CAN幀格式:指標準幀與擴展幀；起始地址:指IEC104規(guī)約數據要發(fā)給CAN總線協(xié)議設備地址范圍中的起始地址；終止地址:指IEC104規(guī)約數據要發(fā)給CAN總線協(xié)議設備地址范圍中的終止地址；字段類型:指CAN報文數據的字段類型，如BCD碼、BIN碼等類型；比例系數:CAN或IEC104規(guī)約中，傳輸時必須為整數，但實際應用中有小數，IEC104規(guī)約數據傳 輸過程中必須先乘10n(n = 0，1，2，3，4...)轉化成整數，在CAN總線協(xié)議設備接收端收到此數據后再除以10m(m = 0,1,2,3,4...)把數據轉成原值，比例系數=IOVlOn ;字段長度:在IEC104規(guī)約中給某種類型參數規(guī)定字節(jié)數。
[0012]作為智能協(xié)議轉換器，IEC104規(guī)約數據報文轉換成CAN總線協(xié)議數據報文的協(xié)議轉換處理邏輯根據IEC104規(guī)約數據報文轉換成CAN總線協(xié)議數據報文的協(xié)議轉換配置參數把IEC104規(guī)約數據報文轉換成CAN總線協(xié)議數據報文。
[0013]作為智能協(xié)議轉換器，實現(xiàn)對CAN總線協(xié)議數據報文與IEC104規(guī)約數據報文之間的協(xié)議轉換邏輯由微處理器執(zhí)行。
[0014]本發(fā)明的功能主要體現(xiàn)在:
[0015]1、本發(fā)明有兩種通訊協(xié)議接口:RJ45以太網接口、CAN總線2PIN接線接口。
[0016]2、本發(fā)明可連接任何支持CAN總線的接口設備，通過該接口智能協(xié)議轉換器可與CAN總線設備進行數據交互。
[0017]3、本發(fā)明可連接任何基于TCP/IP的IEC104規(guī)約的以太網系統(tǒng)或設備，通過RJ45插座接口智能協(xié)議轉換器可與IEC104規(guī)約系統(tǒng)或設備進行數據交互。
[0018]4、本發(fā)明可對接收到的CAN總線協(xié)議數據報文轉換成IEC104規(guī)約數據報文配置協(xié)議轉換配置參數，按照協(xié)議轉換配置參數把CAN總線數據轉換成IEC104規(guī)約數據報文，通過以太網接口發(fā)送至IEC104規(guī)約系統(tǒng)或設備。
[0019]5、本發(fā)明可對接收到的IEC104規(guī)約數據報文轉換成CAN總線協(xié)議數據報文配置協(xié)議轉換配置參數，按照協(xié)議邏輯配置參數把IEC104規(guī)約數據報文轉換成CAN總線協(xié)議數據報文，并通過CAN總線協(xié)議接口把數據發(fā)送至連接的CAN總線設備。
[0020]6、本發(fā)明智能協(xié)議轉換器與CAN總線設備、IEC104規(guī)約系統(tǒng)或設備之間進行數據交互相互獨立，互不干擾。
[0021 ] 7、本發(fā)明的供電通過外部供電設施獲得工作電源。
[0022]8、本發(fā)明還可配有聲音提示部分和指示燈顯示部分；該兩部分與微處理器的管腳電連接，指示智能協(xié)議轉換器的工作狀態(tài)，作為一種人性化處理方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結合附圖所描述的實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的硬件電路原理框圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的協(xié)議轉換處理流程圖；
【具體實施方式】
[0027]以下實施例用于說明本發(fā)明。
[0028]參考圖1，智能協(xié)議轉換器包括用于CAN總線協(xié)議通訊的CAN總線接口、CAN總線控制電路和CAN總線收發(fā)電路，用于IEC104規(guī)約通訊的以太網RJ45插座接口、以太網控制電路和網絡變壓器電路，用于進行通訊協(xié)議收發(fā)處理、規(guī)約數據轉換算法處理核心單元的微處理器電路，用于進行數據程序存儲的RAM電路和FLASH電路，以及用于進行語言提示部分和指示燈部分；
[0029]所述以太網控制器電路、網絡變壓器電路、以太網接口如圖2，以太網控制器電路通過電平邏輯轉換，微處理器與連接到以太網接口的標準以太網設備進行數據傳輸，數據傳輸為雙向數據傳輸；通過網絡變壓器的隔離與轉換，使以太網控制器能接收與發(fā)送到標準以太網數據，數據傳輸為雙向數據傳輸；RJ45為以太網接口插座，使用網線連接外部以太網設備；
[0030]所述CAN控制器、CAN收發(fā)器、CAN接口如圖2，接線端子，有CANH/CANL —對接線孔連接外部CAN總線，CAN收發(fā)器完成CAN總線傳輸電平的轉換，控制器完成通訊邏輯電平轉換，實現(xiàn)對標識符、數據字段等按CAN2.0通訊協(xié)議標準進行接收發(fā)送處理，把正確接收的報文數據存儲于接收緩沖器，把發(fā)送緩沖器的報文按CAN2.0總線協(xié)議標準發(fā)送出去；
[0031]所述微處理器如圖2，微處理器采用ARM920T核的S3C2440，通過并口與以太網控制器連接，通過SPI總線與CAN控制器連接，首先對控制器進行初始化，設定控制器支持的CAN總線協(xié)議的波特率、收發(fā)工作模式、收發(fā)數據后的信號響應，設定CAN控制器接收到有效CAN總線數據時，給出INT中斷信號，微處理器響應中斷通過SPI總線讀取CAN控制器接收緩沖器上的報文數據，通過SPI總線發(fā)送報文數據到CAN控制器發(fā)送緩沖器；
[0032]協(xié)議轉換處理邏輯流程如圖3，微處理器接收到CAN總線協(xié)議數據報文時，先把數據進行存儲在RAM，同時讀取CAN總線協(xié)議轉換成IEC104規(guī)約數據配置的協(xié)議轉換配置參數，接收的CAN總線數據標識符依次與協(xié)議轉換配置參數中的標識符比較，比較結果一致時，開始下一步進行CAN報文數據轉換IEC104規(guī)約數據處理:檢查提取此包報文在協(xié)議轉換配置參數中對應的IEC104規(guī)約中應用服務數據單元的報文格式、類型標識、應用服務數據單元公共地址，檢查此CAN總線數據報文是否在協(xié)議轉換配置參數中屬于特殊功能類型，如果此特殊功能類型在協(xié)議轉換配置參數中為0，則轉換后的IEC104報文中無此項信息，如果不為0，則在IEC104規(guī)約中應用服務數據單元的信息對象中置相應特殊功能類型值(在充換電IEC104系統(tǒng)中，此為記錄類型，需在IEC104規(guī)約中添加記錄類型)，檢查此CAN總線報文數據對應的協(xié)議轉換配置參數中的起始位和停止位，提取CAN報文數據字段的64位中從起始位到停止位之間的數據項,此數據項是一個IEC104的信息對象，根據協(xié)議轉換配置參數中字段類型對此數據項進行整理，形成一個獨立數據項，乘以協(xié)議轉換配置參數中的比例系數，再依協(xié)議轉換配置參數中的字段長度轉換成IEC104的信息項，檢查協(xié)議轉換配置參數的字段長度，并根據此長度組成IEC104規(guī)約報文數據；至此一包CAN總線協(xié)議報文轉換成IEC104規(guī)約報文，根據要求可以把此IEC104規(guī)約報文發(fā)送至遠程IEC104規(guī)約系統(tǒng)或設備。
[0033]微處理器通過以太網控制器接收到IEC104規(guī)約數據包時，先將數據包進行存儲記錄，并讀取預先配置的協(xié)議轉換配置參數，把接收到的IEC104規(guī)約數據包的類型標識和報文類型依次與協(xié)議轉換配置參數的相關項進行比較，比較結果如有相同，則此IEC104規(guī)約數據包能轉換成CAN總線數據，并依以下步驟進行
[0034]IEC104規(guī)約到CAN總線協(xié)議的轉換:提取本數據包對應的協(xié)議轉換配置參數中的CAN報文幀類型、CAN報文幀格式、CAN報文標識，提取本數據包發(fā)送的CAN總線設備的起始地址以及最大地址，控制好發(fā)送CAN總線的地址范圍，IEC104規(guī)約數據包應用服務數據單元信息體根據本數據包對應的協(xié)議轉換配置參數的字段類型、比例系數、字段長度，整理成CAN總線數據包，并通過CAN總線發(fā)送至目標CAN總線協(xié)議設備；
[0035]智能協(xié)議轉換器接收IEC104規(guī)約系統(tǒng)或設備的數據報文命令有:啟動命令、停止命令、總召喚命令、計數量總召、時鐘同步命令等命令，智能協(xié)議轉換器接收CAN總線協(xié)議設備的數據報文遙測信號、遙信信號、遙控信號燈，當進行協(xié)議轉換邏輯處理時:指示燈閃爍代表工作忙(數據處理，或協(xié)議處理)以及蜂鳴提示。[0036]智能協(xié)議轉換器由外部供應12V電源做為工作電源，當外部供電后系統(tǒng)上電復位:初始化微處理器的各寄存器、定時器、中斷以及I/o 口、初始化以太網控制器、CAN總線控制器、顯示指示燈，給出蜂鳴聲音提示，并從協(xié)議轉換配置參數區(qū)讀取配置參數；然后開始運行以太網服務端線程監(jiān)控IEC104規(guī)約遠程客戶端程序的訪問，運行CAN總線服務端線程監(jiān)控CAN總線，以接收CAN總線協(xié)議設備的數據，在運行過程中，接收的數據實時根據協(xié)議轉換配置參數進行處理并即時發(fā)送給目標系統(tǒng)或設備，達到協(xié)議智能轉換的目的；在對智能協(xié)議轉換器的協(xié)議轉換配置參數進行配置時，智能協(xié)議轉換器接收到遠程發(fā)送來的下載配置命令時開始對智能協(xié)議轉換器的參數進行校驗，當參數有效是修改原參數值并保存到協(xié)議轉換配置參數區(qū)內。該智能協(xié)議轉換器主要包含以太網通信線程程序、CAN總線協(xié)議通訊線程程序和協(xié)議轉換處理程序三個大模塊程序以及主程序，主程序開機初始化之后，分別創(chuàng)建以太網通訊監(jiān)控服務線程、CAN總線通訊監(jiān)控服務線程、數據處理發(fā)送線程，主循環(huán)監(jiān)視三個模塊程序的調用。以太網監(jiān)控服務程序:該程序主要完成與IEC104規(guī)約以太網設備的數據通信，并把接收到的進行適當的分析處理，處理后的數據存儲在RAM里。CAN總線協(xié)議監(jiān)控服務程序:該程序監(jiān)控CAN總線協(xié)議接收，每次CAN控制器接收到CAN總線協(xié)議數據包時提出中斷請求，該程序響應中斷請求并通過SPI讀取接收到的CAN總線協(xié)議數據，對數據進行初步處理并存儲在RAM中；協(xié)議轉換線程程序:讀取存儲的數據，根據協(xié)議轉換配置參數進行協(xié)議轉換，并把轉換的協(xié)議數據發(fā)送至目標系統(tǒng)或設備。
【權利要求】
1.一種智能協(xié)議轉換器，其特征在于，包括:用于IEC104規(guī)約通訊的以太網通訊電路，用于CAN總線協(xié)議通訊的CAN通訊電路，用于協(xié)議轉換邏輯處理的微處理器電路及數據存儲電路，用于CAN總線協(xié)議與IEC104規(guī)約之間進行協(xié)議轉換的協(xié)議轉換配置參數及協(xié)議轉換處理邏輯；所述IEC104規(guī)約通訊的以太網通訊電路完成把數字信號轉換成符合IEC104規(guī)約的TCP/IP電信號并發(fā)送到以太網，完成把以太網上的符合IEC104規(guī)約的TCP/IP電信號轉換成數字信號以接收IEC104規(guī)約數據；所述CAN總線協(xié)議的通訊電路完成把數據信息轉換成CAN總線協(xié)議幀格式電信號發(fā)送，把CAN總線協(xié)議幀格式電信號轉換成數字信息以接收；所述的協(xié)議轉換處理的微處理器電路完成協(xié)議轉換的智能邏輯處理，數據存儲電路完成協(xié)議轉換配置參數的存儲和接收數據、發(fā)送數據的存儲；所述CAN總線協(xié)議與IEC104之間進行協(xié)議轉換的協(xié)議轉換參數及協(xié)議轉換邏輯完成CAN總線協(xié)議到IEC104規(guī)約的數據轉換依據和協(xié)議邏輯轉換處理，完成IEC104規(guī)約到CAN總線協(xié)議的數據轉換依據和協(xié)議邏輯轉換處理。
2.根據權利要求1所述的智能協(xié)議轉換器，其特征在于:還配有聲音提示電路和指示燈提示電路，所述聲音提示電路、指示燈提示電路與微處理器的管腳電連接。
3.根據權利要求1所述的智能協(xié)議轉換器，其特征在于:所述的以太網通訊電路包括以太網接口電路、網絡變壓器電路、以太網控制電路。
4.根據權利要求3中所述智能協(xié)議轉換器，其特征在于:所述以太網電路符合TCP/IP標準。
5.根據權利要求1所述的智能協(xié)議轉換器，其特征在于:所述CAN通訊電路包含CAN通訊接頭電路、CAN收發(fā)器電路、CAN控制器電路。
6.根據權利要求5中所述智能協(xié)議轉換器，其特征在于:所述CAN通訊電路完全支持CAN V2.0A/B技術規(guī)范。
7.根據權利要求1中所述智能協(xié)議轉換器，其特征在于:所述協(xié)議轉換配置參數可以通過工具修改其內容和值，協(xié)議轉換配置參數內容包括CAN總線協(xié)議轉換IEC104規(guī)范配置參數:CAN報文標識符、類型標識、報文格式、單元公共地址、特殊CAN總線協(xié)議功能類型、起始位、停止位、字段類型、比例系數、點號、字段長度，IEC104規(guī)范轉換CAN總線協(xié)議配置參數:類型標識、報文格式、CAN報文標識符、起始地址、終止地址、字段類型、比例系數、字段長度。
8.根據權利要求1中所述智能協(xié)議轉換器，其特征在于:所述協(xié)議轉換處理邏輯包括CAN總線協(xié)議轉換IEC104規(guī)范處理邏輯和IEC104規(guī)范轉換CAN總線協(xié)議處理邏輯。
9.根據權利要求8所述的智能協(xié)議轉換器，其特征在于:所述協(xié)議轉換處理邏輯結合了 IEC104規(guī)范特征、CAN總線協(xié)議特征、協(xié)議轉換邏輯參數特點，CAN總線協(xié)議數據按CAN總線協(xié)議轉換IEC104規(guī)范處理邏輯和CAN總線協(xié)議轉換IEC104規(guī)范配置參數可以轉換成IEC104規(guī)約數據報文，IEC104規(guī)范數據按IEC104規(guī)范轉換CAN總線協(xié)議處理邏輯和IEC104規(guī)范轉換CAN總線協(xié)議配置參數可以轉換成CAN總線協(xié)議數據報文。
【文檔編號】H04B1/40GK103973643SQ201310035330
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權日:2013年1月30日
【發(fā)明者】陳云華 申請人:北京廣智星誠科技有限公司