協(xié)議轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，公開了協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括控制器、CAN協(xié)議模塊、以太網(wǎng)協(xié)議模塊、外圍電路、外部RAM；外圍電路為輔助電路，為整個(gè)系統(tǒng)供電；外部RAM分別設(shè)在控制器和以太網(wǎng)協(xié)議模塊、控制器和CAN協(xié)議模塊之間，用于為控制器和以太網(wǎng)協(xié)議模塊、控制器和CAN協(xié)議模塊之間數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)送緩沖的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)；外部RAM上設(shè)有延時(shí)關(guān)閉模塊，延時(shí)關(guān)閉模塊與外圍電路連接，延時(shí)關(guān)閉模塊用于在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，延時(shí)關(guān)閉外部RAM，延時(shí)關(guān)閉模塊上設(shè)有報(bào)警裝置。本發(fā)明通過軟件和硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和CAN總線之間的相互通信，通過協(xié)議模塊實(shí)現(xiàn)不同通信之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使本裝置能高效的處理數(shù)據(jù)的傳輸，提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，減少了延時(shí)的通信。
【專利說明】
協(xié)議轉(zhuǎn)換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)化技術(shù)中，現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛?，F(xiàn)場總線是工廠底層設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場設(shè)置的執(zhí)行用戶設(shè)備，如數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)器、I/O模塊、傳感器等通過現(xiàn)場總線互聯(lián)，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、全開放、全分布的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
[0003]協(xié)議網(wǎng)關(guān)通常在使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域間做協(xié)議轉(zhuǎn)換。這一轉(zhuǎn)換過程可以發(fā)生在OSI參考模型的第2層、第3層或2、3層之間。但是有兩種協(xié)議網(wǎng)關(guān)不提供轉(zhuǎn)換的功能:安全網(wǎng)關(guān)和管道。由于兩個(gè)互連的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的邏輯差異，安全網(wǎng)關(guān)是兩個(gè)技術(shù)上相似的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域間的必要中介。
[0004]隨著協(xié)議轉(zhuǎn)換器的推廣及應(yīng)用，目前遇到了以下幾類問題:
[0005]I)支持大量設(shè)備時(shí)，程序不穩(wěn)定；
[0006]2)程序在一段時(shí)間運(yùn)行后，出現(xiàn)死鎖情況；
[0007]3)報(bào)警支持較為有限，且不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中程序不穩(wěn)定、成本高的缺點(diǎn)，提供了一種程序穩(wěn)定、成本低的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
[0009 ]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
[0010]協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括控制器、CAN協(xié)議模塊、以太網(wǎng)協(xié)議模塊、外圍電路、外部RAM;
[0011]控制器分別與CAN協(xié)議模塊、以太網(wǎng)協(xié)議模塊、外圍電路、外部RAM連接，控制器用于監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換；
[0012]CNA協(xié)議模塊用于在設(shè)備和控制器之間傳輸數(shù)據(jù)信號；以太網(wǎng)協(xié)議模塊用于在終端服務(wù)器與控制器之間傳輸數(shù)據(jù)信號；
[0013]外圍電路為輔助電路，為整個(gè)系統(tǒng)供電；
[0014]外部RAM分別設(shè)在控制器和以太網(wǎng)協(xié)議模塊、控制器和CAN協(xié)議模塊之間，用于為控制器和以太網(wǎng)協(xié)議模塊、控制器和CAN協(xié)議模塊之間數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)送緩沖的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)；
[0015]外部RAM上設(shè)有延時(shí)關(guān)閉模塊，延時(shí)關(guān)閉模塊與外圍電路連接，延時(shí)關(guān)閉模塊用于在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，延時(shí)關(guān)閉外部RAM，延時(shí)關(guān)閉模塊上設(shè)有報(bào)警裝置。
[0016]作為優(yōu)選，控制器內(nèi)還設(shè)有鏈路層接口模塊、內(nèi)部RAM、RAM管理模塊；
[0017]鏈路層接口模塊用于接收CAN協(xié)議模塊的通用報(bào)文，并對接收的通用報(bào)文進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，再把有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部RAM中；
[0018]內(nèi)部RAM用于接收鏈路層接口模塊處理后的通用報(bào)文，完成控制器內(nèi)接收數(shù)據(jù)的緩存，同時(shí)控制數(shù)據(jù)上傳的流量；
[0019]RAM管理模塊根據(jù)控制器的控制信號分別對內(nèi)部RAM和外部RAM產(chǎn)生控制信號，內(nèi)部RAM和外部RAM均與RAM管理模塊連接。
[0020]作為優(yōu)選，控制器內(nèi)還設(shè)有初始化模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、存儲(chǔ)單元、系統(tǒng)管理模塊；[0021 ]初始化模塊用于在系統(tǒng)開啟后完成初始化工作，清楚外部RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)組，確定協(xié)議的轉(zhuǎn)換組的工作優(yōu)先級；
[0022]協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊用于分析不同的數(shù)據(jù)組，完成不同數(shù)據(jù)組協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸至外部RAM中；
[0023]存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)備份設(shè)備數(shù)據(jù)元素的信息；
[0024]系統(tǒng)管理模塊根據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換組的工作優(yōu)先級分別發(fā)送控制信號至外部RAM、內(nèi)部RAM、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換。
[0025]作為優(yōu)選，CAN協(xié)議模塊包括CAN收發(fā)器和用于連接設(shè)備的CAN接口，CAN收發(fā)器用于接收和發(fā)出CNA格式電信號；以太網(wǎng)協(xié)議模塊包括以太網(wǎng)收發(fā)器和與以太網(wǎng)收發(fā)器連接的服務(wù)終端，以太網(wǎng)收發(fā)器用于接收和發(fā)出符合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式電信號。
[0026]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:通過軟件和硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和CAN總線之間的相互通信，通過協(xié)議模塊實(shí)現(xiàn)不同通信之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，通過設(shè)置外部RAM和內(nèi)部RAM提高了數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，并通過鏈路層接口模塊控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁浚贡狙b置能高效的處理數(shù)據(jù)的傳輸，提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，減少了延時(shí)的通信。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0028]附圖中各數(shù)字標(biāo)號所指代的部位名稱如下:I一控制器、2—CAN協(xié)議模塊、3—以太網(wǎng)協(xié)議模塊、4 一外圍電路、5—外部RAM、6—延時(shí)關(guān)閉模塊、7—鏈路層接口模塊、8—內(nèi)部RAM、9一RAM管理模塊、10—初始化模塊、11一協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、12—存儲(chǔ)單元、13—系統(tǒng)管理模塊、14 一 CAN收發(fā)器、15—CAN接口、16—以太網(wǎng)收發(fā)器、17—服務(wù)終端、18—報(bào)警裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030]實(shí)施例1
[0031]協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如圖1所示，包括控制器1、CAN協(xié)議模塊2、以太網(wǎng)協(xié)議模塊3、外圍電路4、外部RAM5 ;控制器I分別與CAN協(xié)議模塊2、以太網(wǎng)協(xié)議模塊3、外圍電路4、外部RAM5連接，控制器I用于監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換;CNA協(xié)議模塊用于在設(shè)備和控制器I之間傳輸數(shù)據(jù)信號；以太網(wǎng)協(xié)議模塊3用于在終端服務(wù)器與控制器I之間傳輸數(shù)據(jù)信號；外圍電路4為輔助電路，為整個(gè)系統(tǒng)供電；
[0032]外部RAM5分別設(shè)在控制器I和以太網(wǎng)協(xié)議模塊3、控制器I和CAN協(xié)議模塊2之間，用于為控制器I和以太網(wǎng)協(xié)議模塊3、控制器I和CAN協(xié)議模塊2之間數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)送緩沖的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)；在控制器I和以太網(wǎng)協(xié)議模塊3、控制器I和CAN協(xié)議模塊2之間均單獨(dú)設(shè)置外部RAM5，提高數(shù)據(jù)傳輸和接收的緩沖區(qū)，避免由于數(shù)據(jù)紊亂造成暫時(shí)性“死鎖”，保證通信的及時(shí)有效，使設(shè)備能夠得到及時(shí)的響應(yīng)。
[0033]外部RAM5上設(shè)有延時(shí)關(guān)閉模塊6，延時(shí)關(guān)閉模塊6與外圍電路4連接，延時(shí)關(guān)閉模塊6用于在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障關(guān)閉時(shí)，延時(shí)關(guān)閉模塊6單獨(dú)控制外部RAM5開啟，避免外部RAM5中的數(shù)據(jù)丟失，保證在排出故障開啟轉(zhuǎn)換器后，外部RAM5能及時(shí)介入進(jìn)行工作，延時(shí)關(guān)閉外部RAM5，延時(shí)關(guān)閉模塊6上設(shè)有報(bào)警裝置18，控制器內(nèi)還設(shè)有寄存器，寄存器用于完成協(xié)議轉(zhuǎn)換配置參數(shù)和接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
[0034]控制器I內(nèi)還設(shè)有鏈路層接口模塊7、內(nèi)部RAM8、RAM管理模塊9;鏈路層接口模塊7用于接收CAN協(xié)議模塊2的通用報(bào)文，并對接收的通用報(bào)文進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，再把有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部RAM8中；內(nèi)部RAM8用于接收鏈路層接口模塊7處理后的通用報(bào)文，完成控制器I內(nèi)接收數(shù)據(jù)的緩存，同時(shí)控制數(shù)據(jù)上傳的流量，保證協(xié)議轉(zhuǎn)換過程中通信數(shù)據(jù)有效準(zhǔn)確的傳輸;RAM管理模塊9根據(jù)控制器I的控制信號分別對內(nèi)部RAM8和外部RAM5產(chǎn)生控制信號，內(nèi)部RAM8和外部RAM5均與RAM管理模塊9連接。
[0035]控制器I內(nèi)還設(shè)有初始化模塊10、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11、存儲(chǔ)單元12、系統(tǒng)管理模塊13;初始化模塊10用于在系統(tǒng)開啟后完成初始化工作，清楚外部RAM5內(nèi)的數(shù)據(jù)組，確定協(xié)議的轉(zhuǎn)換組的工作優(yōu)先級；協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11用于分析不同的數(shù)據(jù)組，完成不同數(shù)據(jù)組協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸至外部RAM5中；存儲(chǔ)單元12用于備份設(shè)備數(shù)據(jù)元素的信息，存儲(chǔ)單元12將控制器I通過CAN協(xié)議模塊2接收的設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行備份存儲(chǔ)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，方便為維修人員提供及時(shí)有效分析幫助，并且存儲(chǔ)單元12設(shè)有自動(dòng)刪除模塊，當(dāng)存儲(chǔ)單元12內(nèi)數(shù)據(jù)到達(dá)一定的流量時(shí)，自動(dòng)刪除模塊啟動(dòng)刪除之前的協(xié)議數(shù)據(jù);系統(tǒng)管理模塊13根據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換組的工作優(yōu)先級分別發(fā)送控制信號至外部RAM5、內(nèi)部RAM8、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換。
[0036]CAN協(xié)議模塊2包括CAN收發(fā)器14和用于連接設(shè)備的CAN接口 15，CAN收發(fā)器14用于接收和發(fā)出CNA格式電信號；以太網(wǎng)協(xié)議模塊3包括以太網(wǎng)收發(fā)器16和與以太網(wǎng)收發(fā)器16連接的服務(wù)終端17，以太網(wǎng)收發(fā)器16用于接收和發(fā)出符合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式電信號。
[0037]協(xié)議轉(zhuǎn)換器的工作過程如下:1.協(xié)議轉(zhuǎn)換器開啟，初始化模塊10完成外部RAM5、內(nèi)部RAM8、CAN協(xié)議模塊2、以太網(wǎng)協(xié)議模塊3的初始化;2.CNA接口 15與設(shè)備連接，設(shè)備的數(shù)據(jù)通過CAN接口 15傳輸?shù)紺AN收發(fā)器14，CAN收發(fā)器14將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理轉(zhuǎn)換為協(xié)議數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后有效的協(xié)議數(shù)據(jù)保存到外部RAM5緩沖區(qū)中；3.鏈路層接口模塊7根據(jù)工作優(yōu)先級依次讀取外部RAM5中有效的協(xié)議數(shù)據(jù)，將有效的協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，將檢錯(cuò)和糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部RAM8中的緩沖區(qū)，控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁?，避免?shù)據(jù)傳輸流量過大造成沖突;4.協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11接收內(nèi)部RAM8中緩沖區(qū)的協(xié)議數(shù)據(jù)，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破鱅和以太網(wǎng)協(xié)議模塊3之間的外部RAM5中的緩沖區(qū)，以太網(wǎng)協(xié)議模塊3中的以太網(wǎng)收發(fā)器16依次接收相應(yīng)的協(xié)議數(shù)據(jù)并傳送到服務(wù)終端18;服務(wù)終端18讀取外部RAM5中緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，依次產(chǎn)生控制信號，并將控制信號傳輸至控制器I和以太網(wǎng)協(xié)議模塊3之間的外部RAM5中的緩沖區(qū)；5.協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11接收外部RAM5中緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸給控制器I和CAN協(xié)議模塊2之間的外部RAM5中的緩沖區(qū)，CAN收發(fā)器14依次讀取外部RAM5中緩沖區(qū)的控制信號，并將控制信號轉(zhuǎn)為電信號通過CAN接口 15傳輸給相應(yīng)的設(shè)備，完成依次的協(xié)議轉(zhuǎn)換。
[0038]總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于:包括控制器(1)、CAN協(xié)議模塊(2)、以太網(wǎng)協(xié)議模塊(3)、外圍電路(4)、外部RAM(5); 控制器(I)分別與CAN協(xié)議模塊(2)、以太網(wǎng)協(xié)議模塊(3)、外圍電路(4)、外部RAM(5)連接，控制器(I)用于監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換； CNA協(xié)議模塊用于在設(shè)備和控制器(I)之間傳輸數(shù)據(jù)信號；以太網(wǎng)協(xié)議模塊(3)用于在終端服務(wù)器與控制器(I)之間傳輸數(shù)據(jù)信號； 外圍電路(4)為輔助電路，為整個(gè)系統(tǒng)供電； 外部RAM(5)分別設(shè)在控制器(I)和以太網(wǎng)協(xié)議模塊(3)、控制器(I)和CAN協(xié)議模塊(2)之間，用于為控制器(I)和以太網(wǎng)協(xié)議模塊(3)、控制器(I)和CAN協(xié)議模塊(2)之間數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)送緩沖的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)； 外部RAM(5)上設(shè)有延時(shí)關(guān)閉模塊(6)，延時(shí)關(guān)閉模塊(6)與外圍電路(4)連接，延時(shí)關(guān)閉模塊(6)用于在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，延時(shí)關(guān)閉外部RAM(5)，延時(shí)關(guān)閉模塊(6)上設(shè)有報(bào)警裝置(18)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于:控制器(I)內(nèi)還設(shè)有鏈路層接口模塊(7)、內(nèi)部RAM(8)、RAM管理模塊(9); 鏈路層接口模塊(7)用于接收CAN協(xié)議模塊(2)的通用報(bào)文，并對接收的通用報(bào)文進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，再把有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)部RAM( 8)中； 內(nèi)部RAM(S)用于接收鏈路層接口模塊(7)處理后的通用報(bào)文，完成控制器(I)內(nèi)接收數(shù)據(jù)的緩存，同時(shí)控制數(shù)據(jù)上傳的流量； RAM管理模塊(9)根據(jù)控制器(I)的控制信號分別對內(nèi)部RAM( 8)和外部RAM( 5)產(chǎn)生控制信號，內(nèi)部RAM( 8)和外部RAM( 5)均與RAM管理模塊(9)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于:控制器(I)內(nèi)還設(shè)有初始化模塊(10)、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊(11)、存儲(chǔ)單元(12)、系統(tǒng)管理模塊(13); 初始化模塊(10)用于在系統(tǒng)開啟后完成初始化工作，清楚外部RAM(5)內(nèi)的數(shù)據(jù)組，確定協(xié)議的轉(zhuǎn)換組的工作優(yōu)先級； 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊(11)用于分析不同的數(shù)據(jù)組，完成不同數(shù)據(jù)組協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸至外部RAM(5)中； 存儲(chǔ)單元(12)用于存儲(chǔ)備份設(shè)備數(shù)據(jù)元素的信息； 系統(tǒng)管理模塊(13)根據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換組的工作優(yōu)先級分別發(fā)送控制信號至外部RAM(5)、內(nèi)部RAM( 8)、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊(11)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于:CAN協(xié)議模塊(2)包括CAN收發(fā)器(14)和用于連接設(shè)備的CAN接口( 15)，CAN收發(fā)器(14)用于接收和發(fā)出CNA格式電信號；以太網(wǎng)協(xié)議模塊(3)包括以太網(wǎng)收發(fā)器(16)和與以太網(wǎng)收發(fā)器(16)連接的服務(wù)終端(17)，以太網(wǎng)收發(fā)器(16)用于接收和發(fā)出符合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式電信號。
【文檔編號】H04L29/06GK105827647SQ201610331671
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】田龍, 唐生迪, 袁鳳, 何應(yīng)華, 徐慶文, 沈佳林, 陳高均, 陳光超, 吳宜春
【申請人】浙江京禾電子科技有限公司