专利名称：嵌入式ifsf协议转换模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种IFSF协议转换模块。
背景技术：
随着石化企业信息化建设的推进，国内各大石油公司都在积极推进加油站管理系统，旨在通过规范业务流程、整合业务数据，实现信息的实时、准确与共享，以加快市场反应速度、提高企业竞争力。加油站管理系统的基本功能需求是通过对加油站设备的统一管理和集成监控，实现对成品油及便利店零售业务进、销、存等情况进行实时采集。加油站是一个非常复杂的环境，包含许多不同的设备，如加油机、油罐液位仪、价 格显示牌等。加油站设备厂家、型号众多，不同设备厂商都有自己私有的设备协议和接口。设备协议和接口的多样性和不开放增加了加油站级设备统一管理的难度，导致设备集成效率不高，需要借助中间件二次开发才能将它们集成到一个现场控制软件中，浪费了大量的人力和物力。此外，接口协议的多样性亦使得加油机站设备的维护困难以及加油设备的互操作性差，石油零售商在选择、更换加油站设备时受制于生产厂商。为了使不同厂商设备间更容易集成，国际加油站标准论坛组织制定了统一的IFSF协议来规范加油站设备生产商。IFSF (International Forecourt Standard Forum)是一个国际石油零售商组成的论坛，他们拥有一个共同的目标通过在加油站采用完全开放的标准，实现加油站设备的互操作，将不同设备连接到同一个网络中，设备间可以相互交换数据和控制指令。IFSF标准是最适合的加油站连接标准，它定义了石油零售设备之间通信的协议和规范，解决加油站的连接问题。IFSF协议能在加油站设备间提供完全的、协作的开放系统，具体有如下特点(I)独立于设备供应商，相同功能的设备只要是遵守IFSF协议的相似设备都可以相互代替。(2)互操作性。不同厂家的设备只要设备遵守IFSF协议，都可以进行相操作。(3)国际范围内的认同和应用，有利于IFSF协议的完善。在加油站设备的互联系统中，IFSF标准站级架构是一种非常先进的加油站设备连接方式，协议统一，冗余较少，易于添加设备，它是石油产业中加油站管理的一种发展趋势。目前，国内绝大多数加油站设备厂商还没有完成向IFSF标准设备转变。为加快其产品开发周期，他们需求一种能够将其私有设备协议转换为IFSF协议的装置。此外，当采用IFSF标准站级架构时，为了避免更换设备带来的昂贵费用，也需要通过增设协议转换设备，将现场使用设备的私有协议转换为IFSF标准协议与后台通信，实现非IFSF设备与IFSF设备之间的相互通讯和相互操作。
实用新型内容本实用新型是为了实现非IFSF设备与IFSF设备之间的协议转换，从而提供一种嵌入式IFSF协议转换模块。嵌入式IFSF协议转换模块，它包括微处理器、电平转换电路、PHY芯片和RJ45接口电路；所述RJ45接口电路接入10M/100M以太网，所述RJ45接口电路的接口信号输入或输出端与PHY芯片的接口信号输出或输入端连接；所述PHY芯片的PHY芯片信号输入或输出端与微处理器的PHY芯片信号输出或输入端连接；微处理器的串行通信数据端口通过电平转换电路与外部设备的串行输入/输出接口电路的串行通信端连接；微处理器内置嵌入式操作系统U C/0S-II和TCP/IP协议栈，用于提供IFSF协议或实现协议转换。它还包括存储器，所述存储器的存储器信号输入或输出端与微处理器的存储器信号输出或输入端连接。它还包括电源调整电路，所述电源调整电路的电源信号输入端与外部设备的电源的电源信号输出端连接；所述电源调整电路用于给微处理器、电平转换电路、PHY芯片和RJ45接口电路提供工作电源。微处理器是米用ARM Cortex-M系列芯片实现。 外部设备的串行输入/输出接口电路是能够支持电流环、RS232、RS485或RS422的接口电路。有益效果本实用新型能够实现非IFSF设备与IFSF设备之间的相互通讯和相互操作，可直接嵌入到加油站设备厂商的产品中研发IFSF标准设备，加快新产品开发，也可用于设备改造，将非IFSF设备升级为IFSF设备。该协议转换模块具有良好的应用前景。本实用新型所述的协议转换模块具有体积小、成本低、结构简单、可靠性高、嵌入性强等特点，并且易于集成、易于功能扩展以及用户的二次开发。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型应用于加油站中实现非IFSF设备与IFSF设备的转换原理示意图；图3是本实用新型的转换原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图I说明本具体实施方式
，嵌入式IFSF协议转换模块，它包括微处理器I、电平转换电路2、PHY芯片3和RJ45接口电路4 ;所述RJ45接口电路4接入IOM/1OOM以太网8，所述RJ45接口电路4的接口信号输入或输出端与PHY芯片3的接口信号输出或输入端连接；所述PHY芯片3的PHY芯片信号输入或输出端与微处理器I的PHY芯片信号输出或输入端连接；微处理器I的串行通信数据端口通过电平转换电路2与外部设备的串行输入/输出接口电路7的串行通信端连接；微处理器I内置嵌入式操作系统U C/0S-II和TCP/IP协议栈，用于提供IFSF协议或实现协议转换。
具体实施方式
二、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的嵌入式IFSF协议转换模块的区别在于，它还包括存储器5,所述存储器5的存储器信号输入或输出端与微处理器I的存储器信号输出或输入端连接。
具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
二所述的嵌入式IFSF协议转换模块的区别在于，存储器5是型号为FM28V020的存储器。
具体实施方式
四、本具体实施方式
与具体实施方式
一、二或三所述的嵌入式IFSF协议转换模块的区别在于，它还包括电源调整电路6，所述电源调整电路6的电源信号输入端与外部设备的电源9的电源信号输出端连接；所述电源调整电路6用于给微处理器I、电平转换电路2、PHY芯片3和RJ45接口电路4提供工作电源。
具体实施方式
五、本具体实施方式
与具体实施方式
四所述的嵌入式IFSF协议转换模块的区别在于，微处理器I是采用ARM Cortex-M系列芯片实现。
具体实施方式
六、本具体实施方式
与具体实施方式
一、二、三或五所述的嵌入式IFSF协议转换模块的区别在于，外部设备的串行输入/输出接口电路7是能够支持电流环、RS232、RS485 或 RS422 的接口 电路。工作原理IFSF协议遵守标准OSI的七层协议模式，其中低六层在IFSF协议中合为通信层，第七层为应用层。IFSF协议有两种网络结构，分别采用的是LonWorks协议和TCP/IP协议。本实用新型采用基于TCP/IP协议的网络结构。如图I所示，以ARM微处理器为主控芯片，扩展非易失性存储器芯片、以太网接口芯片、电平转换芯片以及电源调整电路构成嵌入式协议转换模块的硬件电路。在ARM微处 理器中移植嵌入式操作系统U C/0S-II及TCP/IP协议栈后，编写程序代码实现IFSF协议以及协议转换等功能。绝大多数厂商的加油站设备都提供串行通讯接口，如电流环、RS232、RS485或RS422接口，通过软件设置，这些接口均可接入本实用新型的协议转换模块。当从串行接口接收到用户私有协议的命令时，本实用新型所述的协议转换模块将其转换为IFSF协议通过以太网接口送出；从以太网接口接到IFSF协议信息时执行相应操作，如需要下发到加油站设备则转换为用户私有协议通过串行接口送出。用户可以通过以太网接口设置转换模块的IP地址、MAC地址、节点地址以及串行通讯接口方式等基本参数，并可以在线升级固件。本实用新型所述模块的典型应用如图2所示。本实用新型以ARM Cortex-M系列的STM32F107微处理器为控制核心，扩展非易失性存储器FM28V020用于存储IFSF协议中的数据库，选用PHY芯片DP83848以及接口模块HR911105A实现以太网通讯接口，扩展MAX232、MAX485等芯片实现与外界设备串行接口通讯的电平转换，电源调整模块将外界供电电压转化为3. 3V。如附图3所示，嵌入式操作系统为源代码公开的实时操作系统U C/0S-II，它内核小，多任务，易于剪裁，可移植性好。嵌入式TCP/IP协议栈移植了开源的LwIP。在iiC/0S-II操作系统的协调下，编写m)P服务器、UDP客户端、TCP服务器、TCP客户端、串行口数据收发和协议转换等多个任务实现IFSF协议、串行口通讯协议及两者之间的指令转换等功能。数据库的实现根据IFSF协议实现原理，每个IFSF设备都有一个数据库，其它设备只需读写该数据库便能控制该设备。控制方通过读写实现对数据库的访问，而被控方对该请求做出响应，并加以处理。考虑到嵌入式系统体积小的特点，传统数据库技术体积大、延时长，本实用新型利用数据结构在非易失性存储器芯片上实现数据库功能，与y C/0S-II操作系统配合，应用任务可以直接访问数据库而不需要单独运行数据库引擎。IFSF信息的实现IFSF信息分为心跳(HeartBeat)和数据消息(Data Message)两种。I.心跳数据包收发功能的实现。HeartBeat是每个基于IFSF协议的设备为了证明自己在线，而每隔一段时间就在IFSF网络上广播的一个消息，若是其它设备没有收到该消息，将视该设备不存在，不可通信。本实用新型在U C/0S-II操作系统下开发两个任务一个任务实现UDP服务器，用于监测其他IFSF设备的心跳信息；另一个任务实现UDP客户端，用于发送本模块的心跳信息。[0028]2.数据消息的收发功能的实现。在IFSF网络中，数据消息是以数据库读写形式来访问的，有六种基本消息读消息、写消息、有确认主动数据消息、无确认主动数据消息、回答消息和确认消息。本实用新型在UC/0S-II操作系统下开发两个任务一个任务实现TCP服务器，用于接收其他IFSF设备的数据消息；另一个任务实现TCP客户端，用于发送本模块的数据消息。串行口数据收发及协议转换功能串行接口收发任务，实现串行数据的收发。当从串行接口接收到用户私有协议的命令时，模块将其转换为IFSF协议通过以太网接口发出；从以太网接口接到IFSF协议命令时执行相应操作，如需要下发指令到设备中则转换为用户私有协议通过串行接口发出。本实用新型并不局限于上述实施方式，凡在不脱离本实用新型的精神和原则的情况下所做的任何修改和变形等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.嵌入式IFSF协议转换模块，其特征是它包括微处理器(I)、电平转换电路(2)、PHY芯片(3)和RJ45接口电路⑷；所述RJ45接口电路⑷接入10M/100M以太网⑶，所述RJ45接口电路(4)的接口信号输入或输出端与PHY芯片(3)的接口信号输出或输入端连接；所述PHY芯片(3)的PHY芯片信号输入或输出端与微处理器⑴的PHY芯片信号输出或输入端连接；微处理器(I)的串行通信数据端口通过电平转换电路(2)与外部设备的串行输入/输出接口电路(7)的串行通信端连接； 微处理器(I)内置嵌入式操作系统μ C/OS-II和TCP/IP协议栈，用于提供IFSF协议或实现协议转换。
2.根据权利要求I所述的嵌入式IFSF协议转换模块，其特征在于它还包括存储器(5),所述存储器(5)的存储器信号输入或输出端与微处理器(I)的存储器信号输出或输入端连接。
3.根据权利要求2所述的嵌入式IFSF协议转换模块，其特征在于存储器(5)是型号为FM28V020的存储器。
4.根据权利要求1、2或3所述的嵌入式IFSF协议转换模块，其特征在于它还包括电源调整电路(6)，所述电源调整电路(6)的电源信号输入端与外部设备的电源(9)的电源信号输出端连接；所述电源调整电路(6)用于给微处理器(I)、电平转换电路(2)、PHY芯片(3)和RJ45接口电路(4)提供工作电源。
5.根据权利要求4所述的嵌入式IFSF协议转换模块，其特征在于微处理器(I)是采用ARM Cortex-Μ系列芯片实现。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的嵌入式IFSF协议转换模块，其特征在于外部设备的串行输入/输出接口电路(7)是能够支持电流环、RS232、RS485或RS422的接口电路。
专利摘要嵌入式IFSF协议转换模块，涉及一种IFSF协议转换模块。它是实现非IFSF设备与IFSF设备之间的协议转换。它的RJ45接口电路的接口信号输入或输出端与PHY芯片的接口信号输出或输入端连接；PHY芯片的PHY芯片信号输入或输出端与微处理器的PHY芯片信号输出或输入端连接；微处理器的串行通信数据端口通过电平转换电路与外部设备的串行输入/输出接口电路的串行通信端连接；微处理器中内置嵌入式操作系统μC/OS-II和TCP/IP协议栈，用于提供IFSF协议或实现协议转换。本实用新型适用于非IFSF设备与IFSF设备之间的通讯和操作。
文档编号H04L29/06GK202535394SQ20122023454
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者常存, 杜西亮 申请人:黑龙江大学