[實(shí)用新型]一種通用串口到MODBUS的協(xié)議轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120102263.5
• 申請(qǐng)日: 2011-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN202257553U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳云澤;伏庭榮;邵益群;楊曉愚;徐斌;楊艷華;周永錄;蘇紅軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明華奧航星電氣有限公司
• 主分類號(hào): G06F13/38
• 分類號(hào): G06F13/38
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 楊宏珍

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及一種通用串口到MODBUS的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，用于RS232/485通用串口接入MODBUS總線，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線外圍設(shè)備接口技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)：

隨著通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制已從單機(jī)控制走向集中監(jiān)控、集散控制，涌現(xiàn)出了各種各樣的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，MODBUS就是其中應(yīng)用較為廣泛的一種。MODBUS協(xié)議是Modicon公司于1978年發(fā)明的一種用于電子控制器進(jìn)行控制和通訊的通訊協(xié)議，從其功能上看，可以認(rèn)為是一種現(xiàn)場(chǎng)總線。它的開放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使它成為一個(gè)通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過MODBUS協(xié)議，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以簡(jiǎn)單可靠地連接成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行系統(tǒng)的集中監(jiān)控，從而使它成為最流行的通訊協(xié)議之一。由于MODBUS具有協(xié)議公開、成本較低、組網(wǎng)方便以及具有可靠的錯(cuò)誤校驗(yàn)方式等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)有大量的基于MODBUS協(xié)議的各種測(cè)控系統(tǒng)，市場(chǎng)上有很多設(shè)備也配置了MODBUS接口。?

在實(shí)際應(yīng)用中，有很多專用的設(shè)備帶有RS232/485通用串口，但是并不支持MODBUS協(xié)議，這就給這些設(shè)備連入MODBUS總線帶來了很大困難，必須增加協(xié)議轉(zhuǎn)換接口裝置才能連入。在這些設(shè)備中，有些只能作為從站，需要通過主從方式由主站發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令取得數(shù)據(jù)；有些是主動(dòng)地定時(shí)從通用串口送出數(shù)據(jù)。這就需要協(xié)議轉(zhuǎn)換接口裝置能夠很好地響應(yīng)MODBUS主機(jī)的命令請(qǐng)求。?

發(fā)明內(nèi)容：

針對(duì)目前市場(chǎng)上有些設(shè)備不支持MODBUS協(xié)議但是又必須連入MODBUS總線的問題，結(jié)合MODBUS協(xié)議以及通用串口RS232和RS485的特點(diǎn)，本實(shí)用新型旨在提供一種通用串口到MODBUS的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。?

本實(shí)用新型的通用串口到MODBUS的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其包括連接通用串口的接口電路、連接支持MODBUS協(xié)議的接口電路和自帶物理雙串口的主控MCU，還包括?非易失性存儲(chǔ)器模塊、外部晶振模塊和復(fù)位電路模塊；所述的支持MODBUS協(xié)議的接口電路采用RS485收發(fā)器MAX485，與主控MCU連接；所述的外部晶振模塊、復(fù)位電路模塊與主控MCU相連接。其中：?

所述的連接通用串口的接口電路包括：RS232收發(fā)器模塊MAX232和RS485收發(fā)器模塊MAX485，與主控MCU連接，采用選擇電路選擇使用RS232還是RS485。?

所述的自帶物理雙串口的主控MCU采用深圳宏晶公司生產(chǎn)的單片機(jī)IAP12C5A60S2，該單片機(jī)自帶物理雙串口，一個(gè)串口連接通用串口的接口電路，另一個(gè)串口連接支持MODBUS協(xié)議的接口電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)發(fā)。?

所述的非易失性存儲(chǔ)器模塊采用主控MCU內(nèi)部的FLASH存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所接設(shè)備的通訊規(guī)約并掉電保存，供MCU讀出使用。采用主控MCU內(nèi)部的FLASH存儲(chǔ)器作為非易失性存儲(chǔ)器模塊節(jié)省了協(xié)議轉(zhuǎn)換器的空間占用和生產(chǎn)成本。?

所述的外部晶振模塊和復(fù)位電路模塊與主控MCU連接，外部晶振模塊為主控MCU提供時(shí)鐘頻率，復(fù)位電路模塊為主控MCU提供上電復(fù)位信號(hào)。?

本實(shí)用新型的通訊管理軟件運(yùn)行于上位機(jī)，并根據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接的設(shè)備，通過MODBUS總線向協(xié)議轉(zhuǎn)換器下載設(shè)備的通訊規(guī)約；?

本實(shí)用新型的協(xié)議處理軟件運(yùn)行于主控MCU，實(shí)現(xiàn)通用串口到MODBUS的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并接收通訊管理軟件下載的設(shè)備通訊規(guī)約，同時(shí)寫入非易失性存儲(chǔ)器模塊，供主控MCU讀取。?

本實(shí)用新型的協(xié)議處理軟件，采用了如下技術(shù)保證數(shù)據(jù)的完整性和協(xié)議轉(zhuǎn)換器工作的可靠性：?

(1)雙數(shù)據(jù)緩沖區(qū)技術(shù)：主控MCU的串口1用于按照設(shè)備的通訊規(guī)約不斷讀取設(shè)備數(shù)據(jù)并放在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，串口2按照MODBUS總線命令從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀取設(shè)備數(shù)據(jù)并送到總線上，為了能及時(shí)響應(yīng)MODBUS總線的命令，把串口2中斷設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)中斷，把串口1中斷設(shè)置為低優(yōu)先級(jí)中斷。如果兩個(gè)串口共用一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，則在串口1中斷中更新了一部分?jǐn)?shù)據(jù)的時(shí)候響應(yīng)了串口2中斷，有可能會(huì)出現(xiàn)向MODBUS總線發(fā)送了不完整的數(shù)據(jù)。為解決這個(gè)問題，為串口1和串口2各建立一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，串口1每從設(shè)備讀取完一次數(shù)據(jù)后兩個(gè)串口交換一次數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；?