[實(shí)用新型]一種現(xiàn)場(chǎng)總線多協(xié)議轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420409144.8
• 申請(qǐng)日: 2014-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN204031211U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勝;田霂;張?zhí)m勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06;H04L12/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種針對(duì)CAN總線協(xié)議、RS-232、RS-485、USB接口和Ethernet總線五種總線協(xié)議之間自動(dòng)進(jìn)行信息交換的自由轉(zhuǎn)換的現(xiàn)場(chǎng)總線多協(xié)議轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)化裝置之間的數(shù)字式串行多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展極大改變了企業(yè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它具有開放、分散、數(shù)字化、可操作等特點(diǎn)，有利于企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)的集成。然而目前國(guó)際上流行的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議有十幾種，異類現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)之間的互操作難以進(jìn)行，無法直接進(jìn)行信息互訪和交換。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)需要處理自動(dòng)化行業(yè)千變?nèi)f化的現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備，需要實(shí)現(xiàn)不同廠家、不同種類產(chǎn)品的互連，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作顯得至關(guān)重要。為此，IEC(國(guó)際電工委員會(huì))于1984年提出制定現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC1158(即IEC61158)，它的目標(biāo)是制定面向整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，各國(guó)的大公司都投入了大量人力、物力、財(cái)力，在市場(chǎng)上展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)生了幾十種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。

從目前情況看來，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展還存在諸多問題，最主要的是沒有一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；而且由于支持不同現(xiàn)場(chǎng)總線的集團(tuán)間利益的沖突等原因，近期產(chǎn)生統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)是不可能的。由于不同現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊協(xié)議有很大差異，要實(shí)現(xiàn)不同總線產(chǎn)品互連非常困難，這不但使FCS的開放性、分散性和可互操作性等特點(diǎn)難以體現(xiàn)，且用戶使用不便、工程造價(jià)提高，因此給FCS的推廣和應(yīng)用帶來不利的影響。

設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線多協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以集成不同的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，使企業(yè)在升級(jí)控制系統(tǒng)時(shí)在保留原有的有用的設(shè)備基礎(chǔ)上增加新的設(shè)備，節(jié)省大量的人力物力，降低工程成本。優(yōu)化控制網(wǎng)絡(luò)和便捷的遠(yuǎn)程管理將使得現(xiàn)場(chǎng)總線多協(xié)議轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)空間。

目前在核心期刊和專利查詢中,專利號(hào)為20120206412.1，名稱為自適應(yīng)多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的專利針對(duì)RS-232、RS-485、CAN總線以及以太網(wǎng)，但是沒有給出主控制器的選取與電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；專利號(hào)為20130532880.8，名稱為一種基于嵌入式系統(tǒng)的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的專利針對(duì)RS-232和以太網(wǎng)接口之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；專利號(hào)為20120401399.0，名稱為多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的專利主要針對(duì)RS-485、CAN總線以及以太網(wǎng)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而本專利對(duì)五種不同現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，且應(yīng)用了FPGA作為主控制器，未發(fā)現(xiàn)與此實(shí)用新型類似的設(shè)備介紹。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)支持不同現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議系統(tǒng)間的互操作無法實(shí)現(xiàn)等難題，一種基于CAN總線、RS-232、RS-485、USB接口和Ethernet總線五種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種現(xiàn)場(chǎng)總線多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括：核心控制模塊、液晶屏顯示模塊、CAN總線電路模塊、RS-232總線電路模塊、RS-485總線電路模塊、USB接口電路模塊、Ethernet總線電路模塊，核心控制模塊包括EP4CE10E22C8處理器、SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器電路、FLASH存儲(chǔ)電路，核心控制模塊采用EP4CE10E22C8(U1)處理器，CAN總線接口電路由MPC2515(U101)帶有SPI接口的獨(dú)立CAN控制器作為處理器，RS-232總線電路模塊以SP232E(U403)RS232線路驅(qū)動(dòng)器及接收器為核心，RS-485總線電路模塊以SP485E(U505)半雙工RS-485收發(fā)器為核心，USB接口電路模塊通過PL2303(U201)接口轉(zhuǎn)換器將USB信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-232信號(hào)，Ethernet總線電路模塊由CP2200(U301)單芯片以太網(wǎng)控制器作為處理器。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

當(dāng)所需轉(zhuǎn)換的協(xié)議類型增多時(shí)，將會(huì)使協(xié)議轉(zhuǎn)換過程變得異常復(fù)雜，更加容易出錯(cuò)，而且給控制器的負(fù)擔(dān)也大大增加。本實(shí)用新型由于FPGA管腳足夠多，可以滿足五種現(xiàn)場(chǎng)總線的接口需求；其次，F(xiàn)PGA的計(jì)算速度快，而且其代碼效率高，可以更好地解決多種協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)更大的計(jì)算量。

附圖說明

圖1現(xiàn)場(chǎng)總線多協(xié)議轉(zhuǎn)換器組成圖；

圖2(a)多協(xié)議轉(zhuǎn)換器核心控制模塊FPGA原理圖；

圖2(b)多協(xié)議轉(zhuǎn)換器核心控制模塊FPGA原理圖；

圖2(c)多協(xié)議轉(zhuǎn)換器核心控制模塊SDRAM原理圖；