专利名称：多协议数据集成控制通信网关及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种多协议数据集成控制通信网关及其工作方法，属于电子通信技术领域。
二背景技术：
传统的数据收集，如对仓库中温度传感器、门磁、水浸传感器、红外传感器、报警输出 等相关终端设备的数据采集，由于各类传感器参数输出各异且一般通过因特网向监控中心汇 集数据，因此就需要进行各种协议格式数据到因特网数据的转换。现有的传统方法及技术是 为每个终端设备安装通信协议转换器，由于安装的协议转换器仅仅是从一种协议转换到因特 网协议的一对一转换，所以随着终端的增多，转换器也相应增加，组网复杂度和成本也成倍 增长。此外，传统方法中必须经过远端控制中心的转发才能实现终端与终端之间的通信及控 制，这样网络的速度、质量就会影响通信控制的实时性、可靠性。
三
发明内容
为了克服现有技术和使用的缺点，本发明提供一种集多协议集成、数据处理、数据分发、 控制输出、本地控制管理、远程控制管理等功能于一体的多协议数据集成控制通信网关。
一种多协议数据集成控制通信网关，包括多协议接口、嵌入式微处理器、网络接口、继 电器组和用户接口，其特征在于嵌入式微处理器与多协议接口电连接；网络接口与微处理器 电连接；用户接口由LCD显示屏和矩阵按键组成，与微处理器电连接；多协议接口包括CAN 总线接口、 8路串口扩展接口、 2路485/422总线接口、 A/D转换器、开关量输入装置；网络 接口由网络多接口处理器和备用网络接口组成；其中C^I总线接口、 8路串口扩展接口、 A/D转换器、开关量输入装置、网络多接口、备用网络接口、 LCD显示屏、矩阵键盘和继电 器组分别与微处理器电连接；8路串口扩展接口与2路485/422总线接口电连接。
多协议接口由以下全开放可裁剪模块化设计的功能接口组成CAN总线接口， 8路串口扩 展接口 ， 2路485/422总线接口 ， A/D转换器，开关量输入装置。其中CAN总线接口采用SJA1000 和82C250， 8路串口扩展接口采用TL16C554， 2路485/422总线接口采用MAX485/422, A/D 转换器釆用MCP3208，开关量输入装置由电压比较器和与门电路组成，可以判别电压范围。
所述的嵌入式微处理器外围配置连接有SDRAM和FLASH存储器。
所述的网络接口由专用网络多接口和备用网络接口组成，专用网络多接口采用KS8995A， 备用网络接口采用ENC28J60。在专用网络多接口连接的网络不通时，网关启用备用网络接□。
所述的继电器组由三极管开关、二极管和继电器组成。 所述的用户接口由LCD显示屏和矩阵按键组成。
使用中负责多协议接口、网络接口以及用户接口的配置、传输控制以及数据分析的嵌入 式微处理器是整个网关的控制中心。多协议接口的各功能接口相互独立，可以根据现场的应 用需要按需裁减。网络接口负责收集的数据向因特网的发送，同时负责接收因特网上的控制信息，备用网络接口负责在主网络故障时，通过备用网络向因特网发送信息。用户接口向本 地用户提供各连接设备状态查询等其他信息，并通过矩阵键盘接受用户的控制输入。数据的 处理上，采用基于缓冲池的数据处理技术进行数据的处理转发和相应的本地控制。数据处理 缓冲池为一数据处理执行模块，内部由多个数据处理块组成，每个块对应相应的协议接口。 多协议数据集成通信网关的工作方法，步骤如下
(1) 微处理器初始化；
(2) 按默认配置数据配置多协议接口、网络接口；
(3) 监测多协议接口、网络接口和用户接口的接收数据检测到有接收数据，送数据 处理缓冲池中相应的块，然后继续执行步骤(3);没有检测到则直接继续执行步 骤(3);
上述步骤(3)中数据处理缓冲池的工作方法如图5所示，步骤如下 (3、 1)数据处理缓冲池初始化；
(3、 2)检测池中各单元块中是否有待处理数据若有则进行处理，然后继续检测单元 块；没有则持续检测。
本发明的优点是把常用总线集中到一个系统中，在工程及其它应用中方便、快捷，可以 降低成本，并提高系统的可靠性。既可以满足本地配置和管理控制的要求，也可以满足远程 配置和管理控制的要求。
四
图l是本发明的整体结构框图。
图2是本发明中继电器组中一个继电器单元的原理图。
图3是本发明中开关量输入装置的原理图。
图4是本发明中的工作方法流程图。
图5是本发明中数据处理缓冲池的工作方法 其中，1、微处理器，2、 SDRAM, 3、 FLASH存储器，4、 CAN总线接口， 5、 A/D转换器， 6、开关量输入装置，7、串口扩展接口， 8、 485/422总线接口， 9、继电器组，10、网络多 接口， 11、备用网络接口， 12、 LCD显示屏，13、矩阵按键，
五具体实施例方式
实施例
本发明实施例如图l一图3所示，包括多协议接口、嵌入式微处理器l、网络接口、继电
器组9和用户接口。其特征在于嵌入式微处理器l与多协议接口电连接；网络接口与微处理
器l电连接；用户接口由LCD显示屏和矩阵按键组成，与微处理器电连接。多协议接口包括 CAN总线接口4、 8路串口扩展接口7、 2路485/422总线接口 8、 A/D转换器5、开关量输入 装置6;网络接口由网络多接口 IO和备用网络接口 11组成。其中，C認总线接口4、 8路串 口扩展接口 7、 A/D转换器5、丌关量输入装置6、网络多接口 10、备用网络接口 11、 LCD 显示屏12、矩阵键盘13和继电器组9分别与微处理器1电连接；8路串口扩展接口 7与2 路485/422总线接口 8电连接。
多协议接口由以下全开放可裁剪模块化设计的功能接口组成CAN总线接口4， 8路串口扩展接口 7， 2路485/422总线接口 8， A/D转换器5，开关量输入装置6。其中CAN总线接 口 4采用SJA1000和82C250， 8路串口扩展接口 7采用TL16C554， 2路485/422总线接口 8 采用MAX485/422， A/D转换器5采用MCP3208，开关量输入装6置由电压比较器和与门电路 组成，可以判别电压范围。上述各部分的对外数据接口均位于机壳上。 微处理器1外围配置连接有SDRAM2， 10、 FLASH存储器3。
网络接口由网络多接口 IO和备用网络接口 11组成，网络多接口 IO采用KS8995A，备用 网络接口 11采用ENC28J60。在网络多接口 10连接的网络不通时，网关启用备用网络接口 11。
继电器组9由三极管开关、二极管和继电器组成。 用户接口由LCD显示屏12和矩阵按键13组成。
图2是本发明中继电器组中一个继电器单元的原理图，其中三极管Q8基极接一限流电阻RQ8， 发射极接地，集电极连接在由一电阻RQC8、 二极管D8和继电器UR8线圈并联的一个公共端 点上，其中二极管D8在此点的连接是正极，另一个公共端点接电源。三极管Q8为NPN型， 作为开关；二极管型号为1N4007，继电器为DS2Y系列。工作原理Q1B8线与微处理器电连 接，当微处理器控制Q1B8线为高电平时，三极管Q8导通，继电器闭合；当Q1B8线为低电 平时，三极管Q8截止，继电器UR8断开，此时二极管D8承受继电器中线圈放电电流。
图3是本发明中开关量输入装置的原理图，它是由集成电路LM339N的两个单元U2A、 U2B 及电阻R3连接而成。工作原理OUT与微处理器电连接，V-IN为输入的待测电压，当待测 电压小于3. 1V时，电压比较器A输出O， B输出l，结果总的输出OUT为0;当待测电压大 于5. 1V时，电压比较器A输出1， B输出O，总的输出0UT为0;当待测电压大于3. IV，小 于5.1V时，电压比较器A、 B均输出l，总的输出0UT为1。这样微处理器就可以通过OUT 来直接判别待测电压V-IN的范围。
多协议数据收集通信网关的工作方法如图4所示，步骤如下
(1) 控制处理部分初始化；
(2) 按默认配置数据配置多协议接口部分、网络接口部分和用户接口部分；
(3) 监测多协议接口部分、网络接口部分和用户接口部分的接收数据检测到有接收 数据，送数据处理缓冲池中相应的块，然后继续执行步骤(3);没有检测到则直
接继续执行步骤(3)。
数据处理缓冲池为一数据处理执行模块，内部由多个数据处理块组成，每个块对应相应 的多协议接口。
上述步骤(3)中数据处理缓冲池的工作方法如图5所示，步骤如下 (3、 1)数据处理缓冲池初始化；
(3、 2)检测池中各单元块中是否有待处理数据若有则进行处理，然后继续检测单元 块；没有则持续检测。
权利要求
1、一种多协议数据集成控制通信网关，包括多协议接口、嵌入式微处理器、网络接口、继电器组和用户接口，其特征在于嵌入式微处理器与多协议接口电连接；网络接口与微处理器电连接；用户接口由LCD显示屏和矩阵按键组成，与微处理器电连接；多协议接口包括CAN总线接口、8路串口扩展接口、2路485/422总线接口、A/D转换器、开关量输入装置；网络接口由网络多接口处理器和备用网络接口组成；其中CAN总线接口、8路串口扩展接口、A/D转换器、开关量输入装置、网络多接口、备用网络接口、LCD显示屏、矩阵键盘和继电器组分别与微处理器电连接；8路串口扩展接口与2路485/422总线接口电连接。
2、 如权利1所述的多协议数据集成控制通信网关，其特征在于所述的嵌入式微处理器外 围配置连接有SDRAM和FLASH存储器。
3、 如权利1所述的多协议数据集成控制通信网关，其特征在于所述的网络接口由专用网 络多接口和备用网络接口组成，专用网络多接口采用KS8995A，备用网络接口采用ENC28J60。
4、 如权利1所述的多协议数据集成控制通信网关，其特征在于所述的继电器组由三极管 开关、二极管和继电器组成。
5、 如权利1所述的多协议数据集成控制通信网关，其特征在于所述的用户接口由LCD 显示屏和矩阵按键组成。
6、 一种如权利1所述网关的工作方法，步骤如下(1) 微处理器初始化；(2) 按默认配置数据配置多协议接口、网络接口；(3) 监测多协议接口、网络接口和用户接口的接收数据检测到有接收数据，送数据 处理缓冲池中相应的块，然后继续执行步骤3;没有检测到则直接继续执行步骤3。
7、 如权利6所述的工作方法，其特征在于所述步骤(3)中数据处理缓冲池的工作方法， 步骤如下(3、 1)数据处理缓冲池初始化；(3、 2)检测池中各单元块中是否有待处理数据若有则进行处理，然后继续检测单元 块；没有则持续检测。
全文摘要
多协议数据集成通信网关及其工作方法。包括多协议接口、嵌入式微处理器、网络接口、继电器组和用户接口，其中微处理器与多协议接口电连接；网络接口与微处理器电连接；用户接口由LCD显示屏和矩阵按键组成，与微处理器电连接；多协议接口包括CAN总线接口、8路串口扩展接口、2路485/422总线接口、A/D转换器、开关量输入装置；网络接口由网络多接口处理器和备用网络接口组成；8路串口扩展接口与2路485/422总线接口电连接。多协议数据集成通信网关集多协议接口、本地管理、远程管理等功能于一身，可以减少成本，提高数据的现场处理速度和控制的可靠性。
文档编号H04L12/26GK101309236SQ200810017138
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者张传香, 张德敬, 李长庆, 邢建平, 岗 陈 申请人:山东大学