协议转换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及工业控制领域，公开了协议转换器，包括控制器、CAN协议模块、以太网协议模块、外围电路、外部RAM；外围电路为辅助电路，为整个系统供电；外部RAM分别设在控制器和以太网协议模块、控制器和CAN协议模块之间，用于为控制器和以太网协议模块、控制器和CAN协议模块之间数据传输和发送缓冲的临时存储区；外部RAM上设有延时关闭模块，延时关闭模块与外围电路连接，延时关闭模块用于在系统关闭时，延时关闭外部RAM，延时关闭模块上设有报警装置。本发明通过软件和硬件结合，实现以太网和CAN总线之间的相互通信，通过协议模块实现不同通信之间的协议转换，使本装置能高效的处理数据的传输，提高了数据的传输速率，减少了延时的通信。
【专利说明】
协议转换器
技术领域
[0001 ]本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种协议转换器。
【背景技术】
[0002]工业生产和自动化技术中，现场总线通信系统的应用日益广泛。现场总线是工厂底层设备之间的通信网络。现场设置的执行用户设备，如数控装置、伺服驱动器、I/O模块、传感器等通过现场总线互联，形成一个网络化、数字化、全开放、全分布的自动控制系统。
[0003]协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。这一转换过程可以发生在OSI参考模型的第2层、第3层或2、3层之间。但是有两种协议网关不提供转换的功能:安全网关和管道。由于两个互连的网络区域的逻辑差异，安全网关是两个技术上相似的网络区域间的必要中介。
[0004]随着协议转换器的推广及应用，目前遇到了以下几类问题:
[0005]I)支持大量设备时，程序不稳定；
[0006]2)程序在一段时间运行后，出现死锁情况；
[0007]3)报警支持较为有限，且不稳定。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有技术中程序不稳定、成本高的缺点，提供了一种程序稳定、成本低的协议转换器。
[0009 ]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:
[0010]协议转换器，包括控制器、CAN协议模块、以太网协议模块、外围电路、外部RAM;
[0011]控制器分别与CAN协议模块、以太网协议模块、外围电路、外部RAM连接，控制器用于监控系统，实现网络协议的转换；
[0012]CNA协议模块用于在设备和控制器之间传输数据信号；以太网协议模块用于在终端服务器与控制器之间传输数据信号；
[0013]外围电路为辅助电路，为整个系统供电；
[0014]外部RAM分别设在控制器和以太网协议模块、控制器和CAN协议模块之间，用于为控制器和以太网协议模块、控制器和CAN协议模块之间数据传输和发送缓冲的临时存储区；
[0015]外部RAM上设有延时关闭模块，延时关闭模块与外围电路连接，延时关闭模块用于在系统关闭时，延时关闭外部RAM，延时关闭模块上设有报警装置。
[0016]作为优选，控制器内还设有链路层接口模块、内部RAM、RAM管理模块；
[0017]链路层接口模块用于接收CAN协议模块的通用报文，并对接收的通用报文进行检错和纠错，再把有效数据传输到内部RAM中；
[0018]内部RAM用于接收链路层接口模块处理后的通用报文，完成控制器内接收数据的缓存，同时控制数据上传的流量；
[0019]RAM管理模块根据控制器的控制信号分别对内部RAM和外部RAM产生控制信号，内部RAM和外部RAM均与RAM管理模块连接。
[0020]作为优选，控制器内还设有初始化模块、协议转换模块、存储单元、系统管理模块；[0021 ]初始化模块用于在系统开启后完成初始化工作，清楚外部RAM内的数据组，确定协议的转换组的工作优先级；
[0022]协议转换模块用于分析不同的数据组，完成不同数据组协议之间的转换，并将转换后的数据传输至外部RAM中；
[0023]存储单元用于存储备份设备数据元素的信息；
[0024]系统管理模块根据协议转换组的工作优先级分别发送控制信号至外部RAM、内部RAM、协议转换模块进行数据的传输和转换。
[0025]作为优选，CAN协议模块包括CAN收发器和用于连接设备的CAN接口，CAN收发器用于接收和发出CNA格式电信号；以太网协议模块包括以太网收发器和与以太网收发器连接的服务终端，以太网收发器用于接收和发出符合以太网数据格式电信号。
[0026]本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果:通过软件和硬件结合，实现以太网和CAN总线之间的相互通信，通过协议模块实现不同通信之间的协议转换，通过设置外部RAM和内部RAM提高了数据的缓冲区，并通过链路层接口模块控制数据传输的准确性和数据传输的流量，使本装置能高效的处理数据的传输，提高了数据的传输速率，减少了延时的通信。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的结构框图。
[0028]附图中各数字标号所指代的部位名称如下:I一控制器、2—CAN协议模块、3—以太网协议模块、4 一外围电路、5—外部RAM、6—延时关闭模块、7—链路层接口模块、8—内部RAM、9一RAM管理模块、10—初始化模块、11一协议转换模块、12—存储单元、13—系统管理模块、14 一 CAN收发器、15—CAN接口、16—以太网收发器、17—服务终端、18—报警装置。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
[0030]实施例1
[0031]协议转换器，如图1所示，包括控制器1、CAN协议模块2、以太网协议模块3、外围电路4、外部RAM5 ;控制器I分别与CAN协议模块2、以太网协议模块3、外围电路4、外部RAM5连接，控制器I用于监控系统，实现网络协议的转换;CNA协议模块用于在设备和控制器I之间传输数据信号；以太网协议模块3用于在终端服务器与控制器I之间传输数据信号；外围电路4为辅助电路，为整个系统供电；
[0032]外部RAM5分别设在控制器I和以太网协议模块3、控制器I和CAN协议模块2之间，用于为控制器I和以太网协议模块3、控制器I和CAN协议模块2之间数据传输和发送缓冲的临时存储区；在控制器I和以太网协议模块3、控制器I和CAN协议模块2之间均单独设置外部RAM5，提高数据传输和接收的缓冲区，避免由于数据紊乱造成暂时性“死锁”，保证通信的及时有效，使设备能够得到及时的响应。
[0033]外部RAM5上设有延时关闭模块6，延时关闭模块6与外围电路4连接，延时关闭模块6用于在系统关闭时，在系统出现故障关闭时，延时关闭模块6单独控制外部RAM5开启，避免外部RAM5中的数据丢失，保证在排出故障开启转换器后，外部RAM5能及时介入进行工作，延时关闭外部RAM5，延时关闭模块6上设有报警装置18，控制器内还设有寄存器，寄存器用于完成协议转换配置参数和接收数据、发送数据的存储。
[0034]控制器I内还设有链路层接口模块7、内部RAM8、RAM管理模块9;链路层接口模块7用于接收CAN协议模块2的通用报文，并对接收的通用报文进行检错和纠错，再把有效数据传输到内部RAM8中；内部RAM8用于接收链路层接口模块7处理后的通用报文，完成控制器I内接收数据的缓存，同时控制数据上传的流量，保证协议转换过程中通信数据有效准确的传输;RAM管理模块9根据控制器I的控制信号分别对内部RAM8和外部RAM5产生控制信号，内部RAM8和外部RAM5均与RAM管理模块9连接。
[0035]控制器I内还设有初始化模块10、协议转换模块11、存储单元12、系统管理模块13;初始化模块10用于在系统开启后完成初始化工作，清楚外部RAM5内的数据组，确定协议的转换组的工作优先级；协议转换模块11用于分析不同的数据组，完成不同数据组协议之间的转换，并将转换后的数据传输至外部RAM5中；存储单元12用于备份设备数据元素的信息，存储单元12将控制器I通过CAN协议模块2接收的设备数据信息进行备份存储，当设备出现故障时，方便为维修人员提供及时有效分析帮助，并且存储单元12设有自动删除模块，当存储单元12内数据到达一定的流量时，自动删除模块启动删除之前的协议数据;系统管理模块13根据协议转换组的工作优先级分别发送控制信号至外部RAM5、内部RAM8、协议转换模块11进行数据的传输和转换。
[0036]CAN协议模块2包括CAN收发器14和用于连接设备的CAN接口 15，CAN收发器14用于接收和发出CNA格式电信号；以太网协议模块3包括以太网收发器16和与以太网收发器16连接的服务终端17，以太网收发器16用于接收和发出符合以太网数据格式电信号。
[0037]协议转换器的工作过程如下:1.协议转换器开启，初始化模块10完成外部RAM5、内部RAM8、CAN协议模块2、以太网协议模块3的初始化;2.CNA接口 15与设备连接，设备的数据通过CAN接口 15传输到CAN收发器14，CAN收发器14将接收到的数据进行相应的处理转换为协议数据，转换后有效的协议数据保存到外部RAM5缓冲区中；3.链路层接口模块7根据工作优先级依次读取外部RAM5中有效的协议数据，将有效的协议数据进行检错和纠错，将检错和纠错后的数据传输到内部RAM8中的缓冲区，控制数据传输的流量，避免数据传输流量过大造成冲突;4.协议转换模块11接收内部RAM8中缓冲区的协议数据，进行协议转换，并将转后的数据传输到控制器I和以太网协议模块3之间的外部RAM5中的缓冲区，以太网协议模块3中的以太网收发器16依次接收相应的协议数据并传送到服务终端18;服务终端18读取外部RAM5中缓冲区的数据，依次产生控制信号，并将控制信号传输至控制器I和以太网协议模块3之间的外部RAM5中的缓冲区；5.协议转换模块11接收外部RAM5中缓冲区的数据，进行数据的协议转换，并将转换后的数据传输给控制器I和CAN协议模块2之间的外部RAM5中的缓冲区，CAN收发器14依次读取外部RAM5中缓冲区的控制信号，并将控制信号转为电信号通过CAN接口 15传输给相应的设备，完成依次的协议转换。
[0038]总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
【主权项】
1.协议转换器，其特征在于:包括控制器(1)、CAN协议模块(2)、以太网协议模块(3)、外围电路(4)、外部RAM(5); 控制器(I)分别与CAN协议模块(2)、以太网协议模块(3)、外围电路(4)、外部RAM(5)连接，控制器(I)用于监控系统，实现网络协议的转换； CNA协议模块用于在设备和控制器(I)之间传输数据信号；以太网协议模块(3)用于在终端服务器与控制器(I)之间传输数据信号； 外围电路(4)为辅助电路，为整个系统供电； 外部RAM(5)分别设在控制器(I)和以太网协议模块(3)、控制器(I)和CAN协议模块(2)之间，用于为控制器(I)和以太网协议模块(3)、控制器(I)和CAN协议模块(2)之间数据传输和发送缓冲的临时存储区； 外部RAM(5)上设有延时关闭模块(6)，延时关闭模块(6)与外围电路(4)连接，延时关闭模块(6)用于在系统关闭时，延时关闭外部RAM(5)，延时关闭模块(6)上设有报警装置(18)。2.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于:控制器(I)内还设有链路层接口模块(7)、内部RAM(8)、RAM管理模块(9); 链路层接口模块(7)用于接收CAN协议模块(2)的通用报文，并对接收的通用报文进行检错和纠错，再把有效数据传输到内部RAM( 8)中； 内部RAM(S)用于接收链路层接口模块(7)处理后的通用报文，完成控制器(I)内接收数据的缓存，同时控制数据上传的流量； RAM管理模块(9)根据控制器(I)的控制信号分别对内部RAM( 8)和外部RAM( 5)产生控制信号，内部RAM( 8)和外部RAM( 5)均与RAM管理模块(9)连接。3.根据权利要求2所述的协议转换器，其特征在于:控制器(I)内还设有初始化模块(10)、协议转换模块(11)、存储单元(12)、系统管理模块(13); 初始化模块(10)用于在系统开启后完成初始化工作，清楚外部RAM(5)内的数据组，确定协议的转换组的工作优先级； 协议转换模块(11)用于分析不同的数据组，完成不同数据组协议之间的转换，并将转换后的数据传输至外部RAM(5)中； 存储单元(12)用于存储备份设备数据元素的信息； 系统管理模块(13)根据协议转换组的工作优先级分别发送控制信号至外部RAM(5)、内部RAM( 8)、协议转换模块(11)进行数据的传输和转换。4.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于:CAN协议模块(2)包括CAN收发器(14)和用于连接设备的CAN接口( 15)，CAN收发器(14)用于接收和发出CNA格式电信号；以太网协议模块(3)包括以太网收发器(16)和与以太网收发器(16)连接的服务终端(17)，以太网收发器(16)用于接收和发出符合以太网数据格式电信号。
【文档编号】H04L29/06GK105827647SQ201610331671
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】田龙, 唐生迪, 袁凤, 何应华, 徐庆文, 沈佳林, 陈高均, 陈光超, 吴宜春
【申请人】浙江京禾电子科技有限公司