[發(fā)明專利]一種MQTT物聯(lián)網(wǎng)到Profibus-DP現(xiàn)場總線的轉(zhuǎn)換裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910960029.7
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110519308A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 劉暉;郭峰;謝華;祝敬偉;張勤;王娟;樊怡;吳菲;關勝杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華電天仁電力控制技術有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 11689 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙卿<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本申請公開了一種MQTT物聯(lián)網(wǎng)到Profibus?DP現(xiàn)場總線的轉(zhuǎn)換裝置和方法，所述裝置包括主控芯片、物聯(lián)網(wǎng)物理層收發(fā)器、Profibus?DP物理層收發(fā)器、Profibus?DP網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)和電源；主控芯片通過UART口與Profibus?DP物理層收發(fā)器連接,主控芯片通過MII接口與物聯(lián)網(wǎng)物理層收發(fā)器連接，主控芯片嵌入Profibus協(xié)議棧、MQTT協(xié)議棧和嵌入式操作系統(tǒng)FreeRTOS，由FreeRTOS對Profibus和MQTT協(xié)議棧兩個任務進行消息隊列管理，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和Profibus?DP網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換。本申請硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低；協(xié)議轉(zhuǎn)換的效率高，滿足現(xiàn)場總線、物聯(lián)網(wǎng)的高實時性要求。

技術領域

本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)技術技術領域，涉及一種MQTT物聯(lián)網(wǎng)到Profibus-DP現(xiàn)場總線的轉(zhuǎn)換技術，尤其涉及一種基于ARM平臺與純軟件Profibus-DP協(xié)議棧的MQTT物聯(lián)網(wǎng)到Profibus-DP現(xiàn)場總線轉(zhuǎn)換裝置和方法。

背景技術

測控系統(tǒng)主要用于完成遠程現(xiàn)場點的數(shù)據(jù)采集、處理、實時監(jiān)控等功能。應用現(xiàn)場總線技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等，可實現(xiàn)測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化，提高系統(tǒng)的性能和開放性，因此在控制系統(tǒng)的具體應用中，經(jīng)常會產(chǎn)生現(xiàn)場總線到物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換的需求。

在現(xiàn)有的各種現(xiàn)場總線標準中，Profibus現(xiàn)場總線是一種比較流行的現(xiàn)場總線標準。Profibus根據(jù)應用特點分為Profibus-DP、Profibus-PA和Profibus-FMS三個兼容版本，其中，用于設備級控制和分散式I/O通信的Profibus-DP是市場占有率絕對領先的技術。

MQTT是一種基于publish/subscribe模式的輕量級通訊協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上，端和代理之間通過交換預先定義的控制報文來完成通信。MQTT是IBM開發(fā)的一個即時通信協(xié)議，提供一對多的消息發(fā)布，可以解除應用程序耦合，信息冗余小。該協(xié)議支持所有平臺，可以將所有物聯(lián)網(wǎng)設備和外部連接起來，被用作傳感器和致動器的通信協(xié)議。將其作為消息推送協(xié)議的基本原理是：使用消息代理服務器(Message Broker)，客戶端連接上消息代理服務器，跟服務器協(xié)商可以接受哪些類型的消息，同時也可以發(fā)布自己的消息，這些消息根據(jù)協(xié)議內(nèi)容可以被其它客戶端收到。

MQTT最大優(yōu)點在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用。

MQTT與Profibus-DP分別作為物聯(lián)網(wǎng)領域與現(xiàn)場總線領域非常有前景的兩種標準，它們之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置無疑是控制系統(tǒng)中極為需要的。

現(xiàn)有的MQTT與Profibus-DP的轉(zhuǎn)換裝置采用MQTT從站與Profibus-DP主站結(jié)合的方式，雖然可以將Profibus-DP設備接入MQTT網(wǎng)絡中，但是其Profibus主站協(xié)議部分都是使用專門的Profibus-DP主站協(xié)議芯片或者專門的Profibus-DP通信模塊實現(xiàn)的，尚未見到使用純軟件Profibus-DP協(xié)議棧的解決方案。使用專門的芯片或者模塊，雖然開發(fā)周期短，但是成本較高，且硬件也相對復雜。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術中的不足，本申請?zhí)峁┮环NMQTT物聯(lián)網(wǎng)到Profibus-DP現(xiàn)場總線的轉(zhuǎn)換裝置和方法，硬件結(jié)構(gòu)簡單且協(xié)議轉(zhuǎn)換效率高。

為了實現(xiàn)上述目標，本申請的第一件發(fā)明采用如下技術方案：

一種MQTT物聯(lián)網(wǎng)到Profibus-DP現(xiàn)場總線的轉(zhuǎn)換裝置，所述物聯(lián)網(wǎng)為MQTT物聯(lián)網(wǎng)，所述現(xiàn)場總線為Profibus-DP現(xiàn)場總線，所述裝置包括主控芯片、物聯(lián)網(wǎng)物理層收發(fā)器、Profibus-DP物理層收發(fā)器、Profibus-DP網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)和電源；