[發明專利]基于ARM技術的智能通信控制器

無效

• 申請號: 201010125618.2
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN102195946A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 徐永法;全江楚;高家偉;劉俊;金星;彭霞;李田田
• 申請（專利權）人: 上海交技發展股份有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;G05B19/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 傅戈雁

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體指以嵌入式ARM處理器，嵌入式實時操作系統UCOS/II以及TCP/IP通信協議解析、MODBUS通信協議解析、PROFIBUS通信芯片配置和協議解析以及CAN通信協議解析，實現多種主流通信方式兼容，良好的互聯和轉換功能。

背景技術

在現有技術MODBUS、PROFIBUS、CAN仍然是諸多控制設備、信號采集設備的主要通信方式情況下，而以太網以通信的速度快、誤碼率低、通信設備配置方便以及一般的PC機即可用網口來實現這一功能，而不需再增加特別的轉換設備而成為目前非常流行的通信方式。于是，上述通信與工業以太網通信漸漸成為在目前多種通信方式并存的時期。但，當一個監控系統涉及多種通信方式時，往往帶來諸多不便，比如在一個以TCP/IP通信的系統中，如果下層設備是一個只有MODBUS通信接口的PLC(可編程控制器)，這時要將PLC接入TCP/IP網絡就很難做到。目前的方法往往是增加一臺以太網轉串口的服務器，但是這種模式會大大降低通信速度，即上位機仍然要將PLC視為一個只有串口的設備，如果這種設備一多，就會大大降低系統的通信效率。而要真正實現工業以太網通信，那么增加的PLC升級成本將會大幅度提高，如果這個PLC是一個只控制少量信號的設備，將會帶來很大的浪費。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在實現工業以太網通信，那么增加的PLC升級成本將會大幅度提高，如果這個PLC是一個只控制少量信號的設備，將會帶來很大的浪費的缺失，提出一種基于以嵌入式ARM處理器、嵌入式實時操作系統UCOS/II，基于TCP/IP通信協議解析、MODBUS通信協議解析、PROFIBUS通信芯片配置和協議解析以及CAN通信協議解析，在以太網上的應用而實現需要的功能的系統。

本發明基于ARM技術的智能通信控制器，包括：

采用使以太網物理層能夠適應PHY芯片，防止因靜電和雷電等現象造成的破壞的網絡變壓器隔離。

RS485通信鏈路采用光耦器件實現對本設備的隔離保護。

CAN通信鏈路采用光耦器件實現對本設備的隔離保護。

采用PHY芯片來與MAC通信控制器通信，這是硬件設計的關鍵部分。在布線過程中要特別注意TX+/TX-、RX+/RX-的距離不能超過2mm，兩對線之間要超過3mm。走線采用圓弧走線可以使通信功能達到比較好的效果。

硬件設計時要對各終端電阻的大小和位置進行反復的實驗，以求以太網通信性能的穩定。

軟件部分采用：UCOS/II操作系統，通過運用多任務、信號量等UCOS/II元素，使軟件各部分功能能夠更加高效的實現。

在軟件中內嵌CRC校驗，使用戶在以太網通信中可以忽略CRC校驗。

在軟件中實現TCP/IP解析，自動實現連接、監聽、綁定等TCP通信特殊的通信過程。

PROFIBUS通信采用專業的SPC3芯片作為PROFIBUS通信協議解析器件。本SPC3器件類似于西門子公司的PROFIBUS通信功能芯片，有更加友好的底層協議支持。此外，在本設備的軟件中專門采用一個C文件來用于PROFIBUS通信的底層文件。這是由于PROFIBUS通信更加復雜的原因(相對于MODBUS通信)。

其還包括采取的幾個步驟：

1、創建接收緩沖區500個字節；

2、設定本設備IP地址和端口號，如IP地址為192.168.25.201，端口號為4000；

3、創建一個套接字SOCKET；

4、綁定IP和端口到SOCKET；

5、設置最大監聽數，如3；

6、等待客戶機連接；

7、連接成功后，開始實施通信協議解析；

8、根據通信內容的MODBUS功能碼來處理相應的報文，及時回復相應的以太網下MODBUS報文；

9、通過串口發送相應的報文信息，根據需要決定是否加上CRC校驗信息；

10、等待接收端串口設備的回復，并判斷對錯；如果對，則本次通信成功，如果錯，則上次通信內容重發，如果連續三次通信錯，則報串口通信故障。

綜上所述，采用工業以太網通信、MODBUS通信、PROFIBUS通信和CAN通信在本智能通信控制器中是各自平等的通信方式，并無主從之分，使用者可以根據自己的實際用途，通過簡單的軟件設置即可將其中一種通信方式設為主通信方式，其他的三種通信方式可以任選一到三種作為從通信方式，這種功能可以使得本控制器在工業控制、通信工程和智能交通等需要涉及不同通信方式，而上位機軟件又力求統一的領域得到廣泛的應用。

附圖說明