专利名称：以太网至profibus-dp的主从式协议转换网关的制作方法
技术领域：
本实用新型属于单向协议转换网关领域，尤其涉及一种以太网至PR0FIBUS-DP的主从式协议转换网关。
背景技术：
由于大量不兼容网络的客观存在，网络间协议的转换成为不可避免的问题，也是目前通信领域中的热点问题。目前大部分研究集中在商用以太网间或计算机网络间的协议转换上，而针对以太网与现场总线之间协议转换的研究还少见报道。由于大部分以太网与现场总线各层协议的定义均不相同，因此只能采用协议转换网关来实现它们之间的互联。目前国内外研究的协议转换网关一般都属于双向网关，而针对用于以太网与现场总线之间的协议转换网关的研究主要集中在CAN (Controller Area Network，控制器局域网络)总线与以太网的协议转换上，CAN总线为非主从式总线结构。由于主从式现场总线定义的协议数据格式较多，而且网络组态时要遵循严格的规范，因此用于以太网与主从式现场总线的协议转换网关更为复杂，目前对主从式现场总线和以太网之间的协议转换的研究几乎没有。
实用新型内容针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种结构简单、实时性高、信息集成成本低的以太网至PR0FIBUS-DP的主从式协议转换网关。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案以太网至PR0FIBUS-DP的主从式协议转换网关，包括PR0FIBUS-DP通信接口电路、以太网接口电路和数据转发电路，其中PR0FIBUS-DP通信接口电路包括CPU单元I、复位电路2、译码电路3、设站址电路4、地址锁存器5、片外随机存储器6和DP通信单元7，复位电路2与CPU单元I相连，CPU单元I、地址锁存器5、片外随机存储器6、DP通信单元7分别与地址总线、数据总线相连，译码电路3的一端连接地址总线，另一端连接设站址电路4，设站址电路4还与数据总线相连；以太网接口电路包括以太网MAC控制器8、以太网物理层接口电路9、第一外围电路10、第二外围电路11，以太网物理层接口电路9、第一外围电路10均与以太网MAC控制器8相连，第二外围电路11与以太网物理层接口电路9相连；PR0FIBUS-DP通信接口电路通过CPU单元I与数据转发电路相连，以太网接口电路通过以太网MAC控制器8与数据转发电路相连。上述DP通信单元7由驱动器、光耦、协议芯片顺次连接组成，DP通信单元7通过驱动器与Profibus-DP总线连接，通过协议芯片与地址总线、数据总线相连接；所采用的驱动器为RS-485驱动器，协议芯片为SPC3型号的接口芯片。上述CPU单元I为89C52型号的单片机，以太网MAC控制器8为S3C4510B型号处理器，数据转发电路为IDI7134型号的双口 RAM芯片。[0013]上述第一外围电路10包括RS-232接口、晶振、Flash存储器电路、DRAM接口电路和SDRAM接口电路，RS-232接口、晶振、Flash存储器电路、DRAM接口电路和SDRAM接口电路均与以太网MAC控制器8相连；上述第二外围电路11为晶振。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果本实用新型可实现现场总线与以太网之间设备级的信息交互，与在上位机中实现的信息集成模式相比，本实用新型的信息集成方式不仅简便灵活，，而且具有实时性高、成本低廉的优点，克服了 PR0FIBUS-DP总线支持的通信带宽较窄的瓶颈，可以满足控制系统对更大系统规模的需求。
图I是本实用新型的PR0FIBUS-DP通信接口电路示意图；图2是本实用新型的以太网接口电路的一种具体实施的示意图； 图3是本实用新型的PR0FIBUS-DP通信接口电路、以太网接口电路和数据转发电路的连接不意图；图中CPU单元I、复位电路2、译码电路3、设站址电路4、地址锁存器5、片外随机存储器6和DP通信单元7、以太网MAC控制器8、以太网物理层接口电路9、第一外围电路10、第二外围电路11。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施对本实用新型作进一步说明。本实用新型提出的以太网至PR0FIBUS-DP的主从式协议转换网关，由PR0FIBUS-DP通信接口电路、以太网接口电路和数据转发电路构成，PR0FIBUS-DP通信接口电路、数据转发电路、以太网接口电路依次相连，另外，PR0FIBUS-DP通信接口电路还与PR0FIBUS-DP总线相连，以太网接口电路还与以太网相连，本具体实施中数据转发电路采用IDT7134型号的双口 RAM芯片。PR0FIBUS-DP通信接口电路负责收发和处理来自PR0FIBUS-DP主站和数据转发电路的数据。图I所示为PR0FIBUS-DP通信接口电路示意图，如图，PR0FIBUS-DP通信接口电路由CPU单元I、复位电路2、译码电路3、设站址电路4、地址锁存器5、片外随机存储器6和DP通信单元7组成，复位电路2与CPU单元I相连，CPU单元I、地址锁存器5、片外随机存储器6、DP通信单元7分别与地址总线、数据总线相连，译码电路3的一端连接地址总线，另一端连接设站址电路4，设站址电路4还与数据总线相连。DP通信单元7由驱动器、光耦、协议芯片顺次连接组成，DP通信单元7通过驱动器连入PR0FIBUS-DP现场总线，通过协议芯片与地址总线、数据总线相连接。本具体实施中，CPU单元I采用89C52型号的单片机，DP通信单元7中的驱动器采用RS-485驱动器，协议芯片采用SPC3型号的接口芯片。以太网接口电路负责收发和处理来自以太网设备和数据转发电路的数据。图2所示为以太网接口电路示意图，如图，以太网接口电路由以太网MAC控制器8、以太网物理层接口电路9、第一外围电路10、第二外围电路11组成，以太网物理层接口电路9、第一外围电路10均与以太网MAC控制器8相连，第二外围电路11与以太网物理层接口电路(9)相连，以太网接口电路通过以太网物理层接口电路9联入以太网。本具体实施中，以太网MAC控制器8采用S3C4510B型号的嵌入式处理器(ARM7内核)；以太网物理层接口电路9的核心为RTL8201芯片；第一外围电路10包括RS-232接口、IOMHz晶振、Flash存储器电路、DRAM接口电路和SDRAM接口电路，RS-232接口、晶振、Flash存储器电路、DRAM接口电路和SDRAM接口电路均与以太网MAC控制器8相连；第二外围电路11为25MHz晶振。数据转发电路负责将接收的PR0FIBUS-DP主站数据发送到以太网通信栈的应用层，或者将接收的来自以太网设备的数据发送到PR0FIBUS-DP用户接口。图3所示为PR0FIBUS-DP通信接口电路、以太网接口电路和数据转发电路的连接示意图，如图，PR0FIBUS-DP通信接口电路通过CPU单元I与数据转发电路相连，以太网接口电路通过以太网MAC控制器8与数据转发电路相连。本实用新型的工作过程如下PR0FIBUS-DP现场总线设备的请求报文和设备地址以PR0FIBUS-DP现场总线数据帧形式发送访问请求，用户调用PR0FIBUS-DP现场总线的数据传输服务，将请求报文和设备地址以报文的形式发送给DP通信单元7，DP通信单元7接收到该报文后通过数据总线将 该报文转发给CPU单元1，CPU单元I对接收到的报文进行解包后将解包后的报文发送至数据转发电路，数据转发电路将报文处理后发送给以太网MAC控制器8，太网MAC控制器8在报文的前后分别添加符合IEEE 802. 3标准的报文头和校验帧，以以太网帧的形式交付到以太网物理层接口电路9，然后发送到以太网设备。由于以太网采用共享式的结构，因此所有的以太网设备都将接收来自PR0FIBUS-DP现场总线设备的请求报文，但只有符合请求报文中的目的地址的以太网设备响应该请求报文，响应数据将按以上顺序的逆序发送到PR0FIBUS-DP现场总线设备。
权利要求1.以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于，包括 PROFIBUS-DP通信接口电路、以太网接口电路和数据转发电路，其中 PROFIBUS-DP通信接口电路包括CPU单元(I)、复位电路(2)、译码电路(3)、设站址电路(4)、地址锁存器(5)、片外随机存储器(6)和DP通信单元(7)，复位电路(2)与CPU单元(I)相连，CPU单元(I)、地址锁存器(5)、片外随机存储器(6)、DP通信单元(7)分别与地址总线、数据总线相连，译码电路(3)的一端连接地址总线，另一端连接设站址电路(4)，设站址电路(4)还与数据总线相连； 以太网接口电路包括以太网MAC控制器(8)、以太网物理层接口电路(9)、第一外围电路(10)、第二外围电路(11)，以太网物理层接口电路(9)、第一外围电路(10)均与以太网MAC控制器(8)相连，第二外围电路(11)与以太网物理层接口电路(9)相连； PROFIBUS-DP通信接口电路通过CPU单元(I)与数据转发电路相连，以太网接口电路通过以太网MAC控制器(8)与数据转发电路相连。
2.根据权利要求I所述的以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于 所述的DP通信单元(7)由驱动器、光耦、协议芯片顺次连接组成，DP通信单元(7)通过协议芯片与地址总线、数据总线相连接。
3.根据权利要求2所述的以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于 所述的驱动器为RS-485驱动器，所述的协议芯片为SPC3型号接口芯片。
4.根据权利要求I所述的以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于 所述的CPU单元为89C52型号单片机。
5.根据权利要求I所述的以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于所述的以太网MAC控制器(8)为S3C4510B型号处理器。
6.根据权利要求I所述的以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于 所述的数据转发电路为IDT7134型号的双口 RAM芯片。
7.根据权利要求I所述的以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于 所述的第一外围电路(10)包括RS-232接口、晶振、Flash存储器电路、DRAM接口电路和SDRAM接口电路，RS-232接口、晶振、Flash存储器电路、DRAM接口电路和SDRAM接口电路均与以太网MAC控制器(8)相连。
8.根据权利要求I所述的以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，其特征在于 所述的第二外围电路(11)为晶振。
专利摘要本实用新型公开了一种以太网至PROFIBUS-DP的主从式协议转换网关，包括PROFIBUS-DP通信接口电路、以太网接口电路和数据转发电路，PROFIBUS-DP通信接口电路和以太网接口电路均与数据转发电路相连接，其中，PROFIBUS-DP通信接口电路用来收发和处理来自PROFIBUS-DP主站和数据转发电路的数据；以太网接口电路用来收发和处理来自以太网设备和数据转发电路的数据；数据转发电路用来将接收的PROFIBUS-DP主站数据发送到以太网通信栈的应用层，或者将接收的来自以太网设备的数据发送到PROFIBUS-DP用户接口。本实用新型实现了现场总线与以太网之间设备级的信息交互，信息集成方式简便灵活，且具有实时性高、成本低廉的优点。
文档编号H04L29/06GK202513948SQ20122015803
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者孔政敏, 方彦军, 李昕, 胥军 申请人:武汉大学