多路接口與E1協(xié)議轉(zhuǎn)換器設計與實現(xiàn)

隨著工業(yè)控制的進一步發(fā)展,多個設備之間的信息共享和數(shù)據(jù)交換成為一種趨勢,而目前常用的工控設備通信接口有rs-232、rs-485、can和網(wǎng)絡,由于各接口協(xié)議不同,使得異構(gòu)網(wǎng)絡之間的操作和信息交換難以進行,通過多協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以將不同接口設備組網(wǎng),實現(xiàn)設備間的互操作。本文介紹了以ds80c400微處理器為核心的多接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計和實現(xiàn)。針對系統(tǒng)功能,著重對軟件設計進行了分析。并提出利用javaapplet和socket(套接字)實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的參數(shù)配置,該協(xié)議轉(zhuǎn)換器已運用于某系統(tǒng),試運行效果良好。

e1作為我國和歐洲電信傳輸網(wǎng)一次群使用的傳輸標準,v.35是數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)中使用非常廣泛的接口標準。e1-v.35接口轉(zhuǎn)換器設計與實現(xiàn)為依托,建立了以在系統(tǒng)可編程邏輯器件ep1c6為核心處理器,以lxt360、am26sl31/32為外圍輔助電路的系統(tǒng)模型。

針對現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)互連需求研究并設計了一個串口-網(wǎng)絡協(xié)議轉(zhuǎn)換器。它能夠?qū)崿F(xiàn)多個串口設備的數(shù)據(jù)采集和控制,再通過以太網(wǎng)接口與pc機相連。從硬件和軟件分為2個主要部分進行研究。硬件部分將μc/os-ⅱ作為嵌入式操作系統(tǒng),選擇lpc2210作為控制器,串口處理模塊采用max3232芯片對uart進行rs232電平轉(zhuǎn)換;以太網(wǎng)控制芯片選用常用的10misa總線接口的rtl8019as。軟件部分主要分為μc/os-ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的移植與串口驅(qū)動模塊的設計與實現(xiàn)。

協(xié)議轉(zhuǎn)換器是arm嵌入式系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的關鍵所在。本文介紹了一種基于usb接口的協(xié)議轉(zhuǎn)換器(emjtag)設計思想,并給出了硬件設計和固件設計的實現(xiàn)方法。

基于sopc平臺,利用niosⅱ處理器,研究gpib和uart協(xié)議的控制器,實現(xiàn)了gpib-uart接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計,為片上集成儀器接口協(xié)議控制器的研制奠定基礎,同時為其他類型的接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器的研究建立了基礎性的技術(shù)平臺。

網(wǎng)關(gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關在傳輸層上以實現(xiàn)網(wǎng)絡互連，是最復雜的網(wǎng)絡互連設備， 僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡互連。網(wǎng)關的結(jié)構(gòu)也和路由器類似，不同的是互連層。網(wǎng)關既可以用于廣 域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互連。網(wǎng)關是一種充當轉(zhuǎn)換重任的計算機系統(tǒng)或設備。在使用不同的通信協(xié) 議、數(shù)據(jù)格式或語言,甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關是一個翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達 信息不同，網(wǎng)關對收到的信息要重新打包，以適應目的系統(tǒng)的需求。同時，網(wǎng)關也可以提供過濾和安全功 能。大多數(shù)網(wǎng)關運行在osi7層協(xié)議的頂層--應用層。 大家都知道，從一個房間走到另一個房間，必然要經(jīng)過一扇門。同樣，從一個網(wǎng)絡向另一個網(wǎng)絡發(fā)送信息， 也必須經(jīng)過一道“關口”，這道關口就是網(wǎng)關。顧名思義，網(wǎng)關(gateway)就是一個網(wǎng)絡連接到另一個網(wǎng)絡的 “關口”。 按照不同的分類標

針對工業(yè)控制系統(tǒng)中一些智能設備因通信協(xié)議不同而無法通信的問題,文章以上位機與modbus智能設備通信為例,介紹了一種將rs232協(xié)議轉(zhuǎn)換為modbus協(xié)議的智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計,詳細介紹了該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的硬件設計及軟件實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明,該智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)處理速度快,能夠有效地實現(xiàn)modbus設備與上位機之間的通信。

為實現(xiàn)采集中興傳輸環(huán)的告警數(shù)據(jù),分析了中興傳輸環(huán)網(wǎng)管系統(tǒng)的通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式,介紹了相應協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計與實現(xiàn)方法。

近20多年來,隨著通信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展,工業(yè)自動化控制領域也得到了迅速的促進和改革。如何將現(xiàn)代通信技術(shù)成功地應用到工業(yè)自動化控制領域,掀起了一股激烈的討論熱潮。本人設計了一個協(xié)議轉(zhuǎn)換器,使遵循modbus協(xié)議的現(xiàn)場設備和控制器能夠掛到以太網(wǎng)上,完成與pc主機或者遠距離的控制器之間的通信。

基于sopc技術(shù)和嵌入式系統(tǒng),利用niosⅱ軟核處理器的優(yōu)異性能和軟硬件協(xié)同設計的方法完成了gpib、uart和usb接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計,實現(xiàn)了程控儀器接口gpib與主控計算機rs-232、usb接口之間的轉(zhuǎn)換。

為實現(xiàn)采集中興接入網(wǎng)的告警數(shù)據(jù),分析了中興接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)的通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式,介紹了相應協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計與實現(xiàn)方法。

AD轉(zhuǎn)換器及其接口設計

介紹了devicenet-modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計方法,即利用devicenet和modbus都采用部分iso/osi模型標準的特點,完成了devicenet和modbus兩種網(wǎng)絡的互聯(lián),并介紹了其硬件設計和devicenet網(wǎng)絡基于僅限組2從站設備的軟件實現(xiàn)方法。最終測試證明本設備可以滿足實際需求。

采用嵌入式系統(tǒng)研制一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換器,研究了一種基于特征字符集的協(xié)議解析方法,建立了單串口指令序列及序列接收的控制模型,采用特征字符協(xié)議解析法,實現(xiàn)對該串口外設數(shù)據(jù)的自主采集和提取。指令序列和協(xié)議解析方法可選擇、可配置,可滿足對多種不同協(xié)議的解析和轉(zhuǎn)換。

為實現(xiàn)modbus設備到bacnet/mstp現(xiàn)場總線網(wǎng)絡的集成,提出一種應用單片機技術(shù)實現(xiàn)bacnet/mstp現(xiàn)場總線與modbus總線協(xié)議轉(zhuǎn)換方法。分析bacnet協(xié)議和modbus協(xié)議的特點,從軟硬件設計的角度,提出硬件設計方案,詳細闡述界面配置軟件和嵌入式協(xié)議轉(zhuǎn)換器軟件設計,通過對協(xié)議轉(zhuǎn)換器軟件設計進行優(yōu)化,提高了轉(zhuǎn)換器的效率。vts測試結(jié)果表明,該模塊符合bacnet標準設備規(guī)范。

本文著重介紹了應用于工業(yè)實時數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場的led屏存在的問題,并設計了一種解決這一問題的單片機系統(tǒng)。它可以對變送器和led屏控制器之間的協(xié)議進行轉(zhuǎn)換。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,應用范圍比較廣泛。

為解決rs485網(wǎng)絡傳輸距離不夠理想、不便于組網(wǎng)等問題,根據(jù)can網(wǎng)絡的傳輸距離遠、抗干擾能力強、便于組網(wǎng)等特點。提出了兩種網(wǎng)絡互聯(lián)的折中方案,并設計了基于can總線技術(shù)、串行通信技術(shù)和單片機技術(shù)的rs485-can協(xié)議轉(zhuǎn)換器,闡述了協(xié)議轉(zhuǎn)換器的工作原理、軟硬件設計方法及實際應用中的注意事項。該轉(zhuǎn)換器使信號的傳輸距離達到10km,通信速率可調(diào),可組成具有多達110個節(jié)點的多機使用網(wǎng)絡,對rs485網(wǎng)絡與can網(wǎng)絡互聯(lián)及rs485接口設備的使用有重要意義。

e1作為我國和歐洲電信傳輸網(wǎng)一次群使用的傳輸標準，v．35是數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)中使用非常廣泛的接口標準。以el—v．35接口轉(zhuǎn)換器設計與實現(xiàn)為依托，建立了以在系統(tǒng)可編程邏輯器件eplc6為核心處理器，以lxt360、am26sl31／32為外圍輔助電路的系統(tǒng)模型。

分析了ptpovere1的原理,繼而提出一種基于ptp時間同步系統(tǒng)的e1/ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器設計方案,通過在時間報文中加硬件時間戳來計算和調(diào)整時間,從而消除延時和抖動。利用vhdl及集成電路對e1/ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計方案進行實現(xiàn),并通過測試證明了e1/ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)微秒級別的同步精度。

為實現(xiàn)采集中興傳輸環(huán)的告警數(shù)據(jù)，分析了中興傳輸環(huán)網(wǎng)管系統(tǒng)的通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式，介紹了相應協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設計與實現(xiàn)方法。

為了實現(xiàn)rs-232/485通用串口設備接入modbus總線,設計了一種通用串口到modbusrtu的協(xié)議轉(zhuǎn)換器,以iap12c5a60s2單片機為主控制器;介紹了硬件結(jié)構(gòu)和電路實現(xiàn)方法,結(jié)合modbusrtu協(xié)議規(guī)范提出了軟件設計思想,分析協(xié)議轉(zhuǎn)換關鍵問題并給出了解決辦法;最后,采用串口調(diào)試工具stc-isp和rcp-972儀表對協(xié)議轉(zhuǎn)換器進行測試和分析,結(jié)果表明主設備發(fā)出命令幀后100ms內(nèi)收到協(xié)議轉(zhuǎn)換器回傳的數(shù)據(jù)幀,協(xié)議轉(zhuǎn)換器能夠正確實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和報文轉(zhuǎn)發(fā)功能。

為了實現(xiàn)modbus設備接入到devicenet網(wǎng)絡中,研究設計devicenet-modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置,從而實現(xiàn)兩種總線間的互連具有重要的研究意義。參照modbus和devicenet協(xié)議規(guī)范,介紹了協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟硬件設計方法。對modbus和devicenet協(xié)議轉(zhuǎn)換的關鍵問題進行了分析,提出了基本的解決思路和實現(xiàn)方法。最后采用dnsdt協(xié)議分析軟件和rockwell公司的主站設備以及帶有modbus接口的溫度模塊對協(xié)議轉(zhuǎn)換器進行了測試,并且詳細分析了試驗數(shù)據(jù),證明該協(xié)議轉(zhuǎn)換器完全達到了預期設計要求。