协议转换器件、协议转换设备及方法与流程

【技术领域】

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种协议转换器件、协议转换设备及方法。

背景技术：

工业控制领域中，各个工控设备之间的互联变得越来越重要，通讯也由最早的现场总线发展到目前的工业以太网。

ethecat(ethercontrolautomationtechnology，以太网控制自动化技术)是目前使用非常广泛的一种工业以太网，是iec61158国际标准中的一种，传输速度快，实时性高，同步性能精准，能够支持最多65535个从站，插补周期最小能够做到12.5us。其物理层使用标准100m以太网，数据链路层对于主站使用标准的网卡芯片，从站使用专有的协议芯片。rtex(realtimeexpress)总线伺服和io设备也有着广泛的应用，而rtex工业以太网，使用100m以太网进行传输，能够支持最多32个从站，插补周期最小能够做到83.3us，rtex的主站和从站均使用专有的协议芯片。但是支持rtex的伺服驱动器无法接入ethercat网络，无法实现支持两种协议工业设备的共用，限制了工业设备的使用范围。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种协议转换器件、协议转换设备及方法，以实现支持两种协议工业设备的共用，扩大工业设备的使用范围。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种协议转换器件，包括：

第一网络从站协议栈，用于接收第一网络协议芯片发送的对于电子设备的控制指令并根据所述控制指令生成对象字典指令集；

第二网络主站协议栈，用于将所述对象字典指令集封装为第二网络数据帧，所述第二网络数据帧为第二网络协议格式；

按照预设的通讯周期，将所述第二网络帧保存至第二网络协议芯片并从所述第二网络协议芯片中读取所述电子设备的状态和位置信息，其中所述通讯周期为与所述第二网络协议芯片进行通讯的周期；

将所述电子设备的状态和位置信息封装为第一网络数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种协议转换设备，包括：

协议转换器件；

第一网络接口电路，包括第一网络协议芯片，所述第一网络协议芯片与所述协议转换器件连接，并连接第一网络；

第二网络接口电路，包括第二网络协议芯片，所述第二网络协议芯片与所述协议转换器件连接，并连接第二网络；

其中，所述协议转换器件包括：

第一网络从站协议栈，接收第一网络协议芯片发送的对于电子设备的控制指令并根据所述控制指令生成对象字典指令集；

第二网络主站协议栈，将所述对象字典指令集封装为第二网络数据帧，所述第二网络数据帧为第二网络协议格式；

按照预设的通讯周期，将所述第二网络数据帧保存至第二网络协议芯片并从所述第二网络协议芯片中读取所述电子设备的状态和位置信息，其中所述通讯周期为与所述第二网络协议芯片进行通讯的周期；

将所述电子设备的状态和位置信息封装为第一协议数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片。

为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种协议转换方法，包括：

通过第一网络从站协议栈接收第一网络协议芯片发送的对于电子设备的控制指令并根据所述控制指令生成对象字典指令集；

通过第二网络主站协议栈将所述对象字典指令集封装为第二网络数据帧，所述第二网络数据帧为第二网络协议格式；

按照预设的通讯周期，将所述第二网络帧保存至第二网络协议芯片并从所述第二网络协议芯片中读取所述电子设备的状态和位置信息，其中所述通讯周期为与所述第二网络协议芯片进行通讯的周期；

将所述电子设备的状态和位置信息封装为第一网络数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种协议转换器件、设备及方法，通过主控芯片将从第一网络协议芯片接收到的伺服驱动器的控制指令进行解析并转换成第二网络数据帧，并将其保存在第二网络协议芯片内，并通过所述主控芯片从所述第二网络协议芯片中读取所述伺服驱动器的状态和位置信息并封装为第一网络数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片内，以此实现第一网络协议与第二网络协议的转换，进而实现了支持两种协议工业设备的互用，扩大了工业设备的使用范围。

【附图说明】

图1是本申请协议转换器件的方框示意图；

图2是本申请协议转换设备的方框示意图；

图3是本申请协议转换设备的结构示意图；

图4是本申请协议转换方法的流程示意图。

【具体实施方式】

为使本申请实施例的目的，技术方案、优点更加清楚，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案，进行清楚，完整的描述，显然所描述的实施例是本申请的一部分实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，是本申请协议转换器件的方框示意图。结合图3，所述协议转换器件1包括：

第一网络从站协议栈11，用于接收第一网络协议芯片20发送的对于电子设备10的控制指令并根据所述控制指令生成对象字典指令集；

第二网络主站协议栈12，用于将所述对象字典指令集封装为第二网络数据帧，所述第二网络数据帧为第二网络协议格式；

按照预设的通讯周期，将所述第二网络数据帧保存至第二网络协议芯片30并从所述第二网络协议芯片30中读取所述电子设备10的状态和位置信息，其中所述通讯周期为与所述第二网络协议芯片30进行通讯的周期；

将所述电子设备10的状态和位置信息封装为第一网络数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片20。

在本实施例中，所述第一网络为ethercat网络，所述第二网络为rtex网络，所述第一网络协议芯片20为ethercat网络协议芯片，所述第二网络协议芯片30为rtex网络协议芯片，所述电子设备10为伺服驱动器，且为符合rtex协议的伺服驱动器。

其中，所述协议转换器件1还包括转换控制模块13，用于在接收ethercat协议芯片20发送的对于伺服驱动器10的控制指令之前：

接收ethercat协议芯片20发送的中断通知；及

当接收到所述中断通知时，触发rtex协议数据交互中断。

所述转换控制模块13还用于在从所述rtex协议芯片30中读取所述伺服驱动器10的状态和位置信息后，恢复rtex协议数据交互。

具体地，所述转换控制模块13负责控制程序的状态跳转，当ethercat协议芯片20获取到控制指令，会通过中断通知随机存储器中有数据到来，此时转换控制模块13会去ethercat协议芯片20中读取获取到的数据帧，同时将上次指令处理的响应存放到ethercat协议芯片20中，随后转换控制模块13会将数据帧进行解析，然后将指令转换封装成rtex数据帧存放到rtex协议芯片30中，协议转换模块需要在中断和主程序中进行切换，以保证整个转换流程的实时性。

其中，所述协议转换器件1还包括错误处理模块14，用于监控协议转换器件1的程序运行状态，当检测到协议转换器件1的程序运行状态错误时，进入错误处理程序。如果出现错误，比如断线或者数据饥饿等情况，则需要进入错误处理流程进行报警和错误处理，随后等待主控制器对错误进行清除动作。

所述协议转换器件1通过将从ethercat协议芯片20中接收到的控制指令进行解析以获取ethercat协议数据帧并将其转换为rtex协议数据帧后存储在rtex协议芯片中，进而控制符合rtex协议的伺服驱动器工作，同时所述协议转换器件1还从rtex协议芯片中读取伺服驱动器的状态及位置信息并将其转换为ethercat协议数据帧后存储在ethercat协议芯片20中，并通过转换控制模块13在中断和主程序中进行切换，以保证整个转换流程的实时性，从而实现了支持两种协议工业设备的互用，扩大了工业设备的使用范围。

请参阅图2，是本申请协议转换设备的方框示意图。所述协议转换设备100包括协议转换器件1、第一网络接口电路2及第二网络接口3。

其中，第一网络接口电路2，包括第一网络协议芯片20，所述第一网络协议芯片20与所述协议转换器件1连接，并连接第一网络，如ethercat网络。

第二网络接口电路3，包括第二网络协议芯片30，所述第二网络协议芯片30与所述协议转换器件1连接，并连接第二网络，如rtex网络。

协议转换器件1接收第一网络协议芯片20发送的对于电子设备10的控制指令并根据所述控制指令生成对象字典指令集，并将所述对象字典指令集封装为第二网络数据帧，所述第二网络数据帧为第二网络协议格式，然后按照预设的通讯周期，将所述第二网络数据帧保存至第二网络协议芯片30并从所述第二网络协议芯片30中读取所述电子设备10的状态和位置信息，其中所述通讯周期为与所述第二网络协议芯片30进行通讯的周期，将所述电子设备10的状态和位置信息封装为第一协议数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片20。

在本实施例中，所述第一网络为ethercat网络，所述第二网络为rtex网络，所述第一网络协议芯片20为ethercat网络协议芯片，所述第二网络协议芯片30为rtex网络协议芯片，所述第一网络接口电路2为ethercat网络接口电路，所述第二网络接口电路3为rtex网络接口电路；所述电子设备10为伺服驱动器。

其中，所述协议转换器件1还用于在接收ethercat协议芯片20发送的对于伺服驱动器10的控制指令之前接收ethercat协议芯片20发送的中断通知及当接收到所述中断通知时，触发rtex协议数据交互中断，及用于在从所述rtex协议芯片30中读取所述伺服驱动器10的状态和位置信息后，恢复rtex协议数据交互。

具体地，所述协议转换器件1负责控制程序的状态跳转，当ethercat协议芯片20获取到控制指令，会通过中断通知随机存储器中有数据到来，此时协议转换器件1会去ethercat协议芯片20中读取获取到的数据帧，同时将上次指令处理的响应存放到ethercat协议芯片20中，随后协议转换器件1会将数据帧进行解析，然后将指令转换封装成rtex数据帧存放到rtex协议芯片30中，协议转换器件1需要在中断和主程序中进行切换，以保证整个转换流程的实时性。

其中，所述协议转换器件1还用于监控所述协议转换器件1的程序运行状态，当检测到所述协议转换器件1的程序运行状态错误时，进入错误处理程序。如果出现错误，比如断线或者数据饥饿等情况，则需要进入错误处理流程进行报警和错误处理，随后等待主控制器对错误进行清除动作。

其中，所述协议转换设备100还包括电源电路4、复位电路5、指示电路6及jtag电路7。

电源电路4与所述协议转换器件1连接，用于向所述协议转换器件1供电。

复位电路5与所述协议转换器件1连接，用于对所述协议转换器件1进行复位。

指示电路6与所述协议转换器件1连接，用于显示所述协议转换器件1的供电状态以及通讯连接状态，所述通讯连接状态包括与所述第二网络接口电路3是否进入周期通讯状态以及与所述第一网络接口电路2是否进入周期通讯状态。具体地，所述指示电路6包括三个led指示灯，其中一个用于指示协议转换器件1的供电状态是否正常，一个用于指示ethercat协议芯片是否进入正常通讯状态，还有另一个用于指示rtex协议芯片是否进入正常通讯状态。

jtag电路7与所述协议转换器件1连接，用于将编写的控制程序写入到所述协议转换器件以及在线调试所述协议转换器件中的程序。

在本实施例中，所述协议转换器件1为主控芯片，其型号为armstm32f105，电源电路4采用的电源芯片的型号为tps62291芯片或tps62290，用于输出2.5v或3.3v电压，复位电路5采用的复位芯片的型号为tps386000，其连接至协议转换器件1的复位引脚，第二网络接口电路3包括rtex协议芯片30(其型号为mnm1221)、隔离芯片和rj45网络接口，所述第二网络接口电路3与协议转换器件1通过fsmc并行总线连接，第一网络接口电路2包括ethercat协议芯片20(其型号为lan9252)、隔离芯片及rj45网络接口，所述第一网络接口电路2与协议转换器件1通过fsmc并行总线连接，所述第一网络接口电路2还包括存储元件，如eeprom，用来存放配置文件。

进一步地，所述第一接口电路2与所述第二接口电路3通过可变静态存储控制器(flexiblestaticmemorycontroller，fsmc)并行总线与所述协议转换器件1进行通信。所述指示电路6通过通用输入/输出接口(generalpurposeinputoutput，gpio)连接至所述协议转换器件1。所述联合测试工作组接口7连接至外部仿真器。

所述协议转换器件1通过将从ethercat协议芯片20中接收到的控制指令进行解析以获取ethercat协议数据帧并将其转换为rtex协议数据帧后存储在rtex协议芯片中，进而控制符合rtex协议的伺服驱动器工作，同时所述协议转换器件1还从rtex协议芯片中读取伺服驱动器的状态及位置信息并将其转换为ethercat协议数据帧后存储在ethercat协议芯片20中，并通过转换控制模块13在中断和主程序中进行切换，以保证整个转换流程的实时性，从而实现了支持两种协议工业设备的互用，扩大了工业设备的使用范围。请参阅附图3，是本申请协议转换设备的结构示意图。

所述协议转换设备100连接电子设备10。所述电子设备10为符合rtex协议的伺服驱动器。在其他实施例中，所述的电子设备也可以为其他类型的电子设备，只要能满足本申请的目的即可。

所述协议转换设备100包括协议转换器件1、第一网络接口电路2及第二网络接口3。

其中，第一网络接口电路2，包括第一网络协议芯片20，所述第一网络协议芯片20与所述协议转换器件1连接，并连接第一网络，如ethercat网络。

第二网络接口电路3，包括第二网络协议芯片30，所述第二网络协议芯片30与所述协议转换器件1连接，并连接第二网络，如rtex网络。

其中，所述协议转换器件1包括：

第一网络从站协议栈11，接收第一网络协议芯片20发送的对于电子设备10的控制指令并根据所述控制指令生成对象字典指令集；

第二网络主站协议栈12，将所述对象字典指令集封装为第二网络数据帧，所述第二网络数据帧为第二网络协议格式；

按照预设的通讯周期，将所述第二网络数据帧保存至第二网络协议芯片30并从所述第二网络协议芯片30中读取所述电子设备10的状态和位置信息，其中所述通讯周期为与所述第二网络协议芯片30进行通讯的周期，将所述电子设备10的状态和位置信息封装为第一协议数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片20。

在本实施例中，所述第一网络为ethercat网络，所述第二网络为rtex网络，所述第一网络协议芯片20为ethercat网络协议芯片，所述第二网络协议芯片30为rtex网络协议芯片，所述第一网络接口电路2为ethercat网络接口电路，所述第二网络接口电路3为rtex网络接口电路；所述电子设备10为伺服驱动器。

其中，所述协议转换器件1还包括转换控制模块13，用于在接收ethercat协议芯片20发送的对于伺服驱动器10的控制指令之前接收ethercat协议芯片20发送的中断通知及当接收到所述中断通知时，触发rtex协议数据交互中断，所述转换控制模块13还用于在从所述rtex协议芯片30中读取所述伺服驱动器10的状态和位置信息后，恢复rtex协议数据交互。

具体地，所述转换控制模块13负责控制程序的状态跳转，当ethercat协议芯片20获取到控制指令，会通过中断通知随机存储器中有数据到来，此时转换控制模块13会去ethercat协议芯片20中读取获取到的数据帧，同时将上次指令处理的响应存放到ethercat协议芯片20中，随后转换控制模块13会将数据帧进行解析，然后将指令转换封装成rtex数据帧存放到rtex协议芯片30中，转换控制模块13需要在中断和主程序中进行切换，以保证整个转换流程的实时性。

其中，所述协议转换器件1还包括错误处理模块14，用于监控所述协议转换器件1的程序运行状态，当检测到所述协议转换器件1的程序运行状态错误时，进入错误处理程序。如果出现错误，比如断线或者数据饥饿等情况，则需要进入错误处理流程进行报警和错误处理，随后等待主控制器对错误进行清除动作。

其中，所述协议转换设备100还包括电源电路4、复位电路5、指示电路6及jtag电路7。

电源电路4与所述协议转换器件1连接，用于向所述协议转换器件1供电。

复位电路5与所述协议转换器件1连接，用于对所述协议转换器件1进行复位。

指示电路6与所述协议转换器件1连接，用于显示所述协议转换器件1的供电状态以及通讯连接状态，所述通讯连接状态包括与所述第二网络接口电路3是否进入周期通讯状态以及与所述第一网络接口电路2是否进入周期通讯状态。具体地，所述指示电路6包括三个led指示灯，其中一个用于指示协议转换器件1的供电状态是否正常，一个用于指示ethercat协议芯片是否进入正常通讯状态，还有另一个用于指示rtex协议芯片是否进入正常通讯状态。

jtag电路7与所述协议转换器件1连接，用于将编写的控制程序写入到所述协议转换器件以及在线调试所述协议转换器件中的程序。

在本实施例中，所述协议转换器件1为主控芯片，其型号为armstm32f105，电源电路4采用的电源芯片的型号为tps62291芯片或tps62290，用于输出2.5v或3.3v电压，复位电路5采用的复位芯片的型号为tps386000，其连接至协议转换器件1的复位引脚，第二网络接口电路3包括rtex协议芯片30(其型号为mnm1221)、隔离芯片和rj45网络接口，所述第二网络接口电路3与协议转换器件1通过fsmc并行总线连接，第一网络接口电路2包括ethercat协议芯片20(其型号为lan9252)、隔离芯片及rj45网络接口，所述第一网络接口电路2与协议转换器件1通过fsmc并行总线连接，所述第一网络接口电路2还包括存储元件，如eeprom，用来存放配置文件。在其他实施例中，各个芯片的型号并不限定于此，可以根据具体需求进行选择。

进一步地，所述第一接口电路2与所述第二接口电路3通过可变静态存储控制器(flexiblestaticmemorycontroller，fsmc)并行总线与所述协议转换器件1进行通信。所述指示电路6通过通用输入/输出接口(generalpurposeinputoutput，gpio)连接至所述协议转换器件1。所述联合测试工作组接口7连接至外部仿真器。

在本实施例中，所述第一及第二网络接口电路2、3中的隔离芯片(图未示)用于对信号进行隔离以防干扰。所述第一及第二网络接口电路2、3可以通过网络接口连接网络，也可以通过无线方式连接网络，具体根据使用需求进行设置，无线方式连接网络为现有技术在此不再赘述。

请参阅图4，是本申请协议转换方法的流程示意图。所述方法包括如下步骤：

步骤s1：通过第一网络从站协议栈接收第一网络协议芯片发送的对于电子设备的控制指令并根据所述控制指令生成对象字典指令集。

步骤s2：通过第二网络主站协议栈将所述对象字典指令集封装为第二网络数据帧，所述第二网络数据帧为第二网络协议格式。

步骤s3：按照预设的通讯周期，将所述第二网络帧保存至第二网络协议芯片并从所述第二网络协议芯片中读取所述电子设备的状态和位置信息，其中所述通讯周期为与所述第二网络协议芯片进行通讯的周期。

步骤s4：将所述电子设备的状态和位置信息封装为第一网络数据帧，将所述第一网络数据帧保存至所述第一网络协议芯片。

在本实施例中，所述第一网络为ethercat网络，所述第二网络为rtex网络，所述第一网络协议芯片为ethercat网络协议芯片，所述第二网络协议芯片为rtex网络协议芯片；所述电子设备为伺服驱动器。

其中，在步骤s3中的通过第一网络从站协议栈接收第一网络协议芯片发送的对于电子设备的控制指令之前，包括：

步骤s31：通过转换控制模块接收第一网络协议芯片发送的中断通知；及

步骤s32：当接收到所述中断通知时，触发第二网络协议数据交互中断。

其中，在步骤s3中的从所述第二网络协议芯片中读取所述电子设备的状态和位置信息之后，包括：

步骤s33：通过转换控制模块恢复第二网络协议数据交互。

具体地，通过转换控制模块13负责控制程序的状态跳转，当ethercat协议芯片20获取到控制指令，会通过中断通知随机存储器中有数据到来，此时转换控制模块13会去ethercat协议芯片20中读取获取到的数据帧，同时将上次指令处理的响应存放到ethercat协议芯片20中，随后转换控制模块13会将数据帧进行解析，然后将指令转换封装成rtex数据帧存放到rtex协议芯片30中，转换控制模块13需要在中断和主程序中进行切换，以保证整个转换流程的实时性。

在步骤s4之后还包括：

步骤s5：通过错误处理模块监控协议转换器件的程序运行状态，当检测到协议转换器件的程序运行状态错误时，进入错误处理程序。

具体地，所述协议转换器件1通过错误处理模块14监控所述协议转换器件1的程序运行状态，当检测到所述协议转换器件1的程序运行状态错误时，进入错误处理程序。如果出现错误，比如断线或者数据饥饿等情况，则需要进入错误处理流程进行报警和错误处理，随后等待主控制器对错误进行清除动作。

所述协议转换器件1通过将从ethercat协议芯片20中接收到的控制指令进行解析以获取ethercat协议数据帧并将其转换为rtex协议数据帧后存储在rtex协议芯片中，进而控制符合rtex协议的伺服驱动器工作，同时所述协议转换器件1还从rtex协议芯片中读取伺服驱动器的状态及位置信息并将其转换为ethercat协议数据帧后存储在ethercat协议芯片20中，并通过转换控制模块13在中断和主程序中进行切换，以保证整个转换流程的实时性，所述设备实现了支持两种协议工业设备的互用，扩大了工业设备的使用范围，同时节省了系统升级成本。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。