基于CAN总线通信协议的OPCUA协议的转换系统的制作方法

本发明涉及工业现场数据通讯技术领域，尤其涉及一种基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统。

背景技术：

随着新一代信息技术与制造业深度融合，工业互联网日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石，对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。在自动化控制系统中，现场设备的通讯至关重要，工业控制中的各种智能仪表、plc控制器、分布式i/o模块等设备都提供了与计算机的通讯协议，从而为计算机控制系统的设计提供了极大的方便。

目前，can总线是国际上应用最广泛的现场总线之一，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面，然而工业控制系统中使用can协议的智能仪表、plc控制器、分布式i/o模块等设备来自于不同生产商，加上各生产商因由于各种原因没有遵循统一的接口规范，导致设备之间无法直接进行通信，从而导致各种can总线设备之间不能相互共享数据资源，进而导致工业控制系统信息传输效率低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统，以解决现有的can总线没有遵循统一接口规范而导致无法获取各种can总线设备的数据资源的技术问题，本发明通过转换系统使得opcua协议的客户端能够获取各种can总线设备的数据，从而提高数据的采集效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统，包括：处理器、存储器、can总线控制器、以太网控制器；

所述can总线控制器，用于获取can总线上n个待转换数据，根据每一个所述待转换数据的协议格式，从预设的协议栈中提取每一个所述待转换数据对应的转换方法，并根据所述转换方法将对应的待转换数据转换为用opcua协议格式表示的数据，获得n个转换数据；

所述处理器，用于将所有所述转换数据按照所述存储器中的配置文件的格式进行存储，并将所有所述转换数据通过所述以太网控制器传输给opcua客户端。

进一步地，所述can总线控制器包括can总线数据接收模块、协议转换模块、协议存储模块；

所述can总线数据接收模块，用于获取can总线上n个待转换数据；

所述协议转换模块，用于根据每一个所述待转换数据的协议格式，从所述协议存储模块中提取每一个所述待转换数据对应的转换方法，并根据所述转换方法将对应的待转换数据转换为用opcua协议格式表示的数据，获得n个转换数据；其中，n为大于0的整数；

所述协议存储模块，用于存储若干个协议格式以及每一个协议格式对应的转换方法。

进一步地，所述处理器包括rtdb数据库模块、转换数据控制模块；

所述rtdb数据库模块，用于将所有所述转换数据按照所述存储器中的配置文件的格式进行存储；

所述转换数据控制模块，用于接收所述opcua客户端发送的控制指令，并根据所述控制指令从所述rtdb数据库模块中获取对应的转换数据，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端。

进一步地，所述转换数据控制模块包括配置单元、转换数据浏览单元、转换数据管理单元、查询及订阅单元、事件及报警单元；

所述配置单元，用于获取所述存储器中的配置文件，并控制所有所述转换数据按照所述配置文件的格式存储在所述rtdb数据库模块中；

所述转换数据浏览单元，用于接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的浏览请求，根据所述浏览请求从所述rtdb数据库模块中获取对应的转换数据，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端；

所述转换数据管理单元，用于接收opcua客户端发送的节点修改指令，并根据所述节点修改指令修改所述rtdb数据库模块中各个转换数据之间的位置关系；

所述查询及订阅单元，用于接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的查询请求或订阅请求，根据所述查询请求或所述订阅请求对所述rtdb数据库模块中对应的转换数据进行查询，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端；

所述事件及报警单元，用于接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的事件请求或报警请求，根据所述事件请求或所述报警请求对所述rtdb数据库模块中对应的转换数据进行监控，并将所述对应的转换数据的异常情况进行报警。

进一步地，所述以太网控制器包括tcp/ip模块和以太网控制模块。

进一步地，所述处理器采用包含调试接口的stm32f429vit6芯片。

进一步地，所述存储器包括sdram存储器和nandflash存储器；其中，所述sdram存储器采用容量为256mbit的hy57v2562gtr芯片；所述nandflash存储器采用容量为4gbit的gd5f4gq4ub芯片。

进一步地，所述can总线控制器采用adm3054芯片。

进一步地，所述以太网控制器采用支持ipv6网络的w6100芯片。

进一步地，还包括供电电源，所述供电电源用于对所述处理器、所述存储器、所述can总线控制器和所述以太网控制器进行供电。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统，该系统包括处理器、存储器、can总线控制器、以太网控制器；所述can总线控制器，用于获取can总线上n个待转换数据，根据每一个所述待转换数据的协议格式，从预设的协议栈中提取每一个所述待转换数据对应的转换方法，并根据所述转换方法将对应的待转换数据转换为用opcua协议格式表示的数据，获得n个转换数据；所述处理器，用于将所有所述转换数据按照所述存储器中的配置文件的格式进行存储，并将所有所述转换数据通过所述以太网控制器传输给opcua客户端；本发明将can总线上所有待转换数据转换为opcua协议格式表示的数据，使得opcua客户端无需改动就能够采用统一的方式获取各种can总线设备的数据，提高数据的采集效率。

附图说明

图1是本发明提供的基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统的一个优选实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统的另一个优选实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的处理器的电路图；

图4是本发明提供的sdram存储器的电路图；

图5是本发明提供的nandflash存储器的电路图；

图6是本发明提供的can总线控制器的电路图；

图7是本发明提供的以太网控制器的电路图；

图8是本发明提供的供电电源的电路图；

图9是本发明连接不同类型的can总线设备，封装为opcua服务器的逻辑结构图；

其中，说明书附图中的附图标记如下：

1、处理器；11、rtdb数据库模块；12、转换数据控制模块、121、配置单元；122、转换数据浏览单元；123、转换数据管理单元；124、查询及订阅单元；125、事件及报警单元；

2、存储器；

3、can总线控制器；31、can总线数据接收模块；32、协议转换模块；33、协议存储模块；

4、以太网控制器；41、tcp/ip模块；42、太网控制模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统的一个优选实施例的结构示意图；该系统包括：处理器1、存储器2、can总线控制器3、以太网控制器4；

所述can总线控制器3，用于获取can总线上n个待转换数据，根据每一个所述待转换数据的协议格式，从预设的协议栈中提取每一个所述待转换数据对应的转换方法，并根据所述转换方法将对应的待转换数据转换为用opcua协议格式表示的数据，获得n个转换数据；

所述处理器1，用于将所有所述转换数据按照所述存储器2中的配置文件的格式进行存储，并将所有所述转换数据通过所述以太网控制器4传输给opcua客户端。

具体地，首先通过can总线获取所有待转换数据，其中，一个待转换数据对应一个can设备，由于can设备没有遵循统一的接口规范，使得每一个can设备对应的待转换数据的协议格式存在不同，因此，本实施例根据每一个待转换数据的协议格式，从预设的协议栈中获取每一个所述待转换数据对应的转换方法，并根据所述转换方法将对应的待转换数据转换为用opcua协议格式表示的数据，获得n个转换数据，使得opcua客户端无需改动就能够采用统一的方式获取各种can总线设备的数据，提高数据的采集效率。其中，can总线协议根据高层协议分为以下几类，分别为cankingdom、canopen、ccp/xcp、devicenet、j1939、milcan、nmeaosek/vdx、sds、energybus。以canopen协议为例进行具体说明：canopen协议定义了can总线的标识符以及数据域，当需要从canopen协议中提取数据时，根据标识符的功能码、设备id划分数据的含义，由此提取出数据，最后将提取的数据用opcua协议格式进行表示。需说明的是，不同的can协议对应的数据提取方法不同，但最后都是将提取出的数据用opcua协议格式进行表示；其中，转换数据不仅包含待转换数据的信息，还增加对待转换数据的属性定义、操作方法(如只可读、或可修改)等描述性信息。

在另一个优选实施例中，所述can总线控制器3包括can总线数据接收模块31、协议转换模块32、协议存储模块33；

所述can总线数据接收模块31，用于获取can总线上n个待转换数据；

所述协议转换模块32，用于根据每一个所述待转换数据的协议格式，从所述协议存储模块33中提取每一个所述待转换数据对应的转换方法，并根据所述转换方法将对应的待转换数据转换为用opcua协议格式表示的数据，获得n个转换数据；其中，n为大于0的整数；

所述协议存储模块33，用于存储若干个协议格式以及每一个协议格式对应的转换方法。其中，协议格式分为cankingdom、canopen、ccp/xcp、devicenet、j1939、milcan、nmeaosek/vdx、sds、energybus。

在另一个优选实施例中，所述处理器1包括rtdb数据库模块11、转换数据控制模块12；

所述rtdb数据库模块11，用于将所有所述转换数据按照所述存储器2中的配置文件的格式进行存储；

所述转换数据控制模块12，用于接收所述opcua客户端发送的控制指令，并根据所述控制指令从所述rtdb数据库模块11中获取对应的转换数据，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端。

在另一个优选实施例中，所述转换数据控制模块12包括配置单元121、转换数据浏览单元122、转换数据管理单元123、查询及订阅单元124、事件及报警单元125；

所述配置单元121，用于获取所述存储器2中的配置文件，并控制所有所述转换数据按照所述配置文件的格式存储在所述rtdb数据库模块11中；

所述转换数据浏览单元122，用于接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的浏览请求，根据所述浏览请求从所述rtdb数据库模块11中获取对应的转换数据，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端；

所述转换数据管理单元123，用于接收opcua客户端发送的节点修改指令，并根据所述节点修改指令修改所述rtdb数据库模块11中各个转换数据之间的位置关系；

所述查询及订阅单元124，用于接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的查询请求或订阅请求，根据所述查询请求或所述订阅请求对所述rtdb数据库模块11中对应的转换数据进行查询，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端；

所述事件及报警单元125，用于接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的事件请求或报警请求，根据所述事件请求或所述报警请求对所述rtdb数据库模块11中对应的转换数据进行监控，并将所述对应的转换数据的异常情况进行报警。

在另一个优选实施例中，所述以太网控制器4包括tcp/ip模块41和以太网控制模块42。

在另一个优选实施例中，可参见图3，所述处理器1采用包含调试接口的stm32f429vit6芯片。

在另一个优选实施例中，可参见图4和图5，所述存储器2包括sdram存储器和nandflash存储器；其中，所述sdram存储器采用容量为256mbit的hy57v2562gtr芯片；所述nandflash存储器采用容量为4gbit的gd5f4gq4ub芯片。

在另一个优选实施例中，可参见图6，所述can总线控制器3采用adm3054芯片。

在另一个优选实施例中，可参见图7，所述以太网控制器4采用支持ipv6网络的w6100芯片。

在另一个优选实施例中，可参见图8，还包括供电电源，所述供电电源用于对所述处理器1、所述存储器2、所述can总线控制器3和所述以太网控制器4进行供电。其中，电源输入电压为85v～265vac/100v～370vdc，方便接入各种外部电源。

下面结合上述实施例，对本发明提供的提供的基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统的工作原理进行具体说明：

在系统运行之前，通过opcua客户端获取若干种存储结构，并将每一个存储结构以配置文件格式存储在nandflash存储器中，其中，配置文件格式为xml，存储结构为存放转换数据的组织结构。

第一，can总线数据接收模块31接收can总线上n个待转换数据，每个待转换数据对应一个can设备，将每一个待转换数据转换为用opcua格式表示的数据，获得n个转换数据；

第二，接收到opcua客户端发送的存储结构类型，处理器1的配置单元121从存储器2中获取客户端发送的存储结构类型对应的配置文件，并将转换数据以该配置文件的形式存储在rtdb数据库模块11中；

第三，接收到opcua客户端发送的至少任一转换数据的浏览请求，根据所述浏览请求从所述rtdb数据库模块11中获取对应的转换数据，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端。

第四，接收到opcua客户端发送的节点修改指令，并根据所述节点修改指令修改，并根据所述节点修改指令修改所述rtdb数据库模块11中各个转换数据之间的位置关系；其中，节点修改指令为增加、删除或修改转换数据，换句话说增加新接入的can设备、删除原有的can设备、修改原有can设备的位置关系。

第五，接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的查询请求或订阅请求，根据所述查询请求或所述订阅请求对所述rtdb数据库模块11中对应的转换数据进行查询，并将所述对应的转换数据发送至所述opcua客户端；

第六，接收opcua客户端发送的至少任一所述转换数据的事件请求或报警请求，根据所述事件请求或所述报警请求对所述rtdb数据库模块11中对应的转换数据进行监控，并将所述对应的转换数据的异常情况进行报警。需说明的是，事件由用户使用过程中自定义的，这是一种工业控制响应机制，设备发生用户定义的“事件”时会主动给opcua客户端发送消息，提示“事件”已发生。

由上可见，本发明实施例提供的基于can总线通信协议的opcua协议的转换系统，该系统包括处理器、存储器、can总线控制器、以太网控制器；所述can总线控制器，用于获取can总线上n个待转换数据，根据每一个所述待转换数据的协议格式，从预设的协议栈中提取每一个所述待转换数据对应的转换方法，并根据所述转换方法将对应的待转换数据转换为用opcua协议格式表示的数据，获得n个转换数据；所述处理器，用于将所有所述转换数据按照所述存储器中的配置文件的格式进行存储，并将所有所述转换数据通过所述以太网控制器传输给opcua客户端；本发明将can总线上所有待转换数据转换为opcua协议格式表示的数据，使得opcua客户端无需改动就能够采用统一的方式获取各种can总线设备的数据，提高数据的采集效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。