[發明專利]一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路

有效

• 申請號: 201310641120.5
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103914031A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 趙世平;桑勝田
• 申請（專利權）人: 哈爾濱安天科技股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及計算機安全和工業控制系統安全領域，尤其涉及一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路。

背景技術

網絡監測和入侵檢測（IDS）是在計算機安全領域中，檢測惡意代碼和攻擊行為的重要手段。在工業控制系統中，數字化網絡通信從工業以太網等傳統網絡，下移到現場總線等現場網絡，因此網絡監測和入侵檢測的監測點也必須下移到現場總線，需要在現場總線上安裝現場總線監測探頭硬件。

RS-485總線是目前在現場總線領域應用最為廣泛的現場總線物理層之一，多種現場總線協議，包括Profibus（Profibus-DP）、MODBUS（MODBUS串行鏈路協議）以及自定義協議等，均可基于RS-485總線物理層，安裝在RS-485總線上的現場總線監測探頭，其硬件電路設計需要有自適應多種現場總線協議進行監測（檢測）的能力，還必須適合各種工業控制系統環境。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，可以接入各種RS-485總線，可以識別并解析各種串行通信協議和現場總線協議（Profibus或MODBUS）的數據幀，完成對于RS-485總線的監測。

本發明提供電路如下：一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，包括：

RS-485總線接口電路，用于將除RS-485總線接口電路之外的電路與RS-485總線隔離，并將RS-485總線電平標準的數字信號轉換為可編程邏輯器件可識別的數字信號，并將轉換后的數字信號發送給可編程邏輯器件；所述RS-485總線接口電路可以將RS-485總線接口電路之外的電路與RS-485總線完全隔離，保證安全，同時抗浪涌沖擊和高共模電壓，適合接入各種工業控制系統環境中的RS-485總線；其中，所述可編程邏輯器件可識別的數字信號包括TTL，CMOS等數字信號；

可編程邏輯器件，接收來自于RS-485總線接口電路的數字信號，并對數字信號進行采樣，對采樣序列進行檢測，識別串行通信協議，解析并獲取串行通信協議數據幀，并將串行通信協議數據幀發送至SRAM；所述可編程邏輯器件包括：CPLD，FPGA等；所述可編程邏輯器件對采樣序列進行檢測包括：自動檢測各種波特率、不同長度起始位、數據位、停止位和不同校驗方式的串行通信協議；

SRAM，由可編程邏輯器件控制其讀寫時序，用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀；所述SRAM即靜態隨機存儲器，克服了可編程邏輯器件自身實現存儲單元容量較小的缺點；

MCU，用于識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀，并通過可編程邏輯器件，獲取SRAM中存儲的串行通信協議數據幀；可由所述MCU進一步進行如下處理，例如顯示、存儲或者繼續傳輸到上位機。

進一步地，所述RS-485總線接口電路包括：保護電路、RS-485總線接口芯片、光電耦合器、DC-DC隔離電源；所述保護電路為TVS、PTC等；所述RS-485總線接口芯片為RS-485總線收發器，例如：MAX485等；

進一步地，所述RS-485總線接口電路為隔離RS-485總線收發器芯片。

進一步地，所述對數字信號進行采樣的采樣頻率不低于20MS/s；因為所述RS-485總線的最高通信速率可達10Mbps。

進一步地，所述識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀的工作由可編程邏輯器件和MCU共同完成；如果對于識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀的速率要求更高，或者要求更高的實時性，則上述工作可以由可編程邏輯器件和MCU共同完成。

進一步地，所述SRAM用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀和MCU獲取的現場總線協議數據幀。

綜上所述，本發明提供了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，所述電路由RS-485總線接口電路、可編程邏輯器件、SRAM和MCU共同實現，其中RS-485總線接口電路用來將所述電路與RS-485總線隔離，保證安全；可編程邏輯器件用于識別和解析串行通信協議數據幀，使得所述電路可以自適應各種波特率、不同長度起始位、數據位、停止位和不同校驗方式的串行通信協議；SRAM用于存儲串行通信協議數據幀；MCU用于識別和解析基于RS-485總線的現場總線協議數據幀，從而識別多種類型的現場總線協議；本電路適合各種工業控制系統環境。

附圖說明