CN102833288B - 通信桥接系统、方法及通信桥接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信桥接系统，包括通信桥接装置及监控端计算机，监控端计算机包括用于创建第一通信协议数据的虚拟接口，通信桥接装置包括用于将来自监控端计算机的第一通信协议数据解释为协议记录、并在所述协议库中不存在该协议记录时存储该协议记录、在所述协议库中存在该协议记录时从所述协议库中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机的协议学习单元、用于存储协议记录以及与所述协议记录对应的监控数据的协议库和用于根据所述协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据的预通信单元。本发明还提供一种对应的方法及通信桥接装置。本发明可避免在通信桥接装置的现场编程，从而降低了成本。

Description

通信桥接系统、方法及通信桥接装置

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种用于不同通信接口间的数据互相交换的通信桥接系统、方法及通信桥接装置。

背景技术

随着计算机及通信技术的发展，设备远程监控需求越来越多。由于远程监控一般要求利用互联网（Internet）来实现，而被监控设备端一般只有普通的现场监控端口，为解决此问题，诞生了通信桥接装置。如图1所示：要实现个人计算机11（通信端口为Internet接口）与远程被监控设备12（通信端口为RS232C）之间的通信，需在两者之间增加通信桥接设备13，该通信桥接设备13通过无线通信端口接入Internet，与个人计算机11通信并通过RS232C端口与被监控设备12通信，从而为个人计算机与被监控设备之间架起通信桥梁。

为实现两台不同通信接口设备间的通信，特别是远程通信，现有的通信桥接装置有以下两种解决方案。

一种是采用虚拟技术，实现数据的透明传输，例如现在的无线DTU设备。该方案的通信桥接装置具有两个通信接口，一个是无线通信接口，另一个是串行通讯口RS232C，无线通信接口端可接入Internet，并通过Internet连接到个人计算机。个人计算机通过运行一个专用软件，把通信桥接装置的RS232C通信端口虚拟为该个人计算机的通信端口，个人计算机上运行的应用软件通过该虚拟端口与被监控设备通信。此方案的优点是通信桥接装置无需关注被监控设备端的通信协议，相当于把本地通信“线”延长，从而实现远程监控。但此解决方案存在的问题是：RS232C通信是一个带宽窄（一般情况下波特率为300~115200bps,常用9600bps）、实时性较强的通信通道（一般情况延时仅数纳秒，问答转换仅数微秒）；而无线网络通过Internet到达计算机的通信是一个带宽宽（一般达到数兆bps）、实时性差的通信通道（延时一般是数百毫秒到数秒间）。支持RS232C通信的设备，其通信协议都是针对RS232C特点来制定，很多都是采用一问一答的通信方式，比如常用的MODBUS协议，其帧结构较短，问答时间间隔很短（一般是以数毫秒计算）。这样，远程计算机通过透明传输通道访问RS232C端口，协议必须满足MODBUS要求，通信延时又必须满足无线Internet网络的要求。失去了RS232C实时性好的优势，也失去了无线Internet网络带宽宽的优势，整个通信系统有RS232C带宽窄的问题，同时具有无线Internet延时时间长的问题，效果远比不上本地监控。与现在追求带宽宽，实时性强的技术方向背道而驰。影响了用户实际应用，推广难度很大。

为解决上述解决方案的问题，人们想到另一种解决办法，利用通信桥接装置的内部CPU，先通过编写好的与被监控设备的通信协议程序，预先从被监控设备读取大量的数据，缓存于通信桥接模块，等远程计算机需要访问设备数据时，马上从本地取数据回复远程计算机。这样就把两通信端口分开处理，互不相干，解决了同时有两种通信方式缺点的问题。但该方案要求通信桥接装置预先写好被监控设备的通信协议程序，我们知道，设备的种类繁多，通信协议没有标准，协议种类也非常多。目前能编写程序的都是开发工程师，薪酬较高。并且调试时都要求现场调试，开发工程师薪酬加上差旅费，一台机器的监控协议一般估计投入5～10万元人民币。而通信桥接装置毕竟是个附加的设备，要求具有低成本，若没有大批量的需求，是无法支持该协议程序的开发的。这也是制约该解决方案的推广的重要原因。

此外，目前的通信桥接设备只具有简单的通信接口，接口种类不够丰富，应用范围窄，量小，不能体现批量生产带来的低成本优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有通信桥接装置中透明传输方案造成将两种通信方式的缺点都带入通信系统中的缺陷以及分开处理方案存在开发投入大、成本高的问题，提供一种低成本的通信桥接系统、方法及通信桥接装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种通信桥接系统，包括通信桥接装置及监控端计算机，其中所述通信桥接装置包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口和采用第二通信协议与监控端计算机连接的第二接口，所述监控端计算机包括虚拟接口，所述通信桥接装置包括协议学习单元、协议库和预通信单元，其中：

所述虚拟接口，用于创建第一通信协议数据，所述第一通信协议数据使用第二通信协议封装后发送到通信桥接装置；

所述协议库，用于存储协议记录以及与所述协议记录对应的监控数据；

所述协议学习单元，用于将来自监控端计算机的第一通信协议数据解释为协议记录，并在所述协议库中不存在该协议记录时存储该协议记录、在所述协议库中存在该协议记录时从所述协议库中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机；

所述预通信单元，用于根据所述协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据。

在本发明所述的通信桥接系统中，所述预通信单元包括协议记录读取单元、数据收发单元，其中所述协议记录读取单元用于从协议库读取协议记录，所述数据收发单元用于执行协议记录以通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据并存储到所述协议库。

在本发明所述的通信桥接系统中，还包括通信端口记录计数器，该通信端口记录计数器在所述数据收发单元从被监控设备获得对应的监控数据时加1。

在本发明所述的通信桥接系统中，所述监控端计算机还包括监控单元，所述监控单元用于创建监控指令，所述虚拟接口根据所述监控指令创建第一通信协议数据。

在本发明所述的通信桥接系统中，所述协议学习单元在所述协议库中不存在解释获得的协议记录时存储该协议记录并通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据返回监控端计算机。

在本发明所述的通信桥接系统中，所述第一接口为有线或无线通信接口，包括RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000接口中的一个；所述第二接口为与第一接口不同的有线或无线通信接口，包括RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000接口中的一个。

本发明还提供一种通信桥接方法，用于通过通信桥接装置实现监控端计算机与被监控设备间的通信，其中所述通信桥接装置包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口和采用第二通信协议与监控端计算机连接的第二接口，包括以下步骤：

（a）所述监控端计算机通过虚拟接口创建第一通信协议数据并使用第二通信协议封装后发送到通信桥接装置；

（b）所述通信桥接装置将所述第一通信协议数据解释为协议记录；

（c）所述通信桥接装置在协议库中不存在解释获得的协议记录时存储该协议记录、在所述协议库中存在解释获得的协议记录时从所述协议库中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机，所述协议库中的协议记录对应的监控数据由通信桥接装置根据协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得。

在本发明所述的通信桥接方法中，所述第一通信协议数据由监控端计算机根据监控指令创建。

在本发明所述的通信桥接方法中，还包括在所述协议库中不存在解释获得的协议记录时存储该协议记录并通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据返回监控端计算机。

本发明还提供一种通信桥接装置，包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口和采用第二通信协议与监控端计算机连接的第二接口，还包括协议学习单元、协议库和预通信单元，其中：

所述协议库，用于存储协议记录以及与所述协议记录对应的监控数据；

所述协议学习单元，用于将来自监控端计算机的第一通信协议数据解释为协议记录，并在所述协议库中不存在该协议记录时存储该协议记录、在所述协议库中存在该协议记录时从所述协议库中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机，所述第一通信协议数据由监控端计算机使用第二通信协议封装后发送到通信桥接装置；

所述预通信单元，用于根据所述协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据。

本发明的通信桥接系统、方法及通信桥接装置，通过在通信桥接装置进行协议记录自学习及监控数据自动获取，避免了在通信桥接装置的现场编程调试，从而降低了成本。本发明相对透明传输方案，按Internet延时1秒计算，通过MODBUS读取100个不连续的寄存器数据，透明传输方案需要约100秒，本发明实施后仅需要1秒，通信效率提高了100倍。

附图说明

图1是通过通信桥接装置实现被监控设备与监控端计算机通信的示意图。

图2是本发明通信桥接系统实施例的示意图。

图3是本发明通信桥接方法实施例的流程示意图。

图4是从监控设备获得协议记录对应的监控数据的流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图2所示，是本发明通信桥接系统实施例的示意图。本实施例中，系统包括通信桥接装置22及监控端计算机21，其中通信桥接装置22包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口（图中未示出）和采用第二通信协议与监控端计算机21连接的第二接口（图中未示出），监控端计算机21包括虚拟接口212及使用第二通信协议与通信桥接装置22通信的第二接口（图中未示出），通信桥接装置22还包括协议学习单元221、协议库222以及预通信单元223。上述虚拟接口212、协议学习单元221、协议库222以及预通信单元223可由硬件、软件或者硬件和软件的结合实现。当然，在具体应用中，通信桥接装置22还可同时包括更多不同类型接口（即包括多个第一接口和/或多个第二接口），并通过更多不同通信协议与不同设备通信。

虚拟接口212用于创建第一通信协议数据。该虚拟接口212通过虚拟技术实现，其创建的第一通信协议数据由监控端计算机21的第二接口使用第二通信协议发送到通信桥接装置22，即使用第二通信协议封装后发送到通信桥接装置22。

协议库222用于存储协议记录以及与协议记录对应的监控数据。在协议库222中可同时存储多条协议记录以及对应的监控数据。在实际应用中，协议库222也可由分别存储协议记录和对应的监控数据的两个库文件构成。

协议学习单元221用于将来自监控端计算机的第一通信协议数据（通过第二接口接收）解释为协议记录，并在协议库222中不存在该协议记录时存储该协议记录、在协议库222中存在该协议记录时从协议库222中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机21。为了增强实时性，在协议库222中不存在协议记录时，协议学习单元221在存储该协议记录的同时还可执行该协议记录以通过第一接口从被监控设备获得监控数据，并将监控数据通过第二接口返回给监控端计算机21.

预通信单元223用于根据协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据。

上述的预通信单元223可进一步包括协议记录读取单元、数据收发单元，其中协议记录读取单元用于从协议库222读取协议记录，数据收发单元用于执行协议记录以通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据并将监控数据存储到协议库222。此外预通信单元223中还可包括一个通信端口记录计数器，该通信端口记录计数器在数据收发单元从被监控设备获得对应的监控数据时加1。

监控端计算机21还可包括监控单元211，该监控单元211可以是一个具体的监控应用软件，其用于创建监控指令。虚拟接口212根据监控单元211生成的监控指令创建第一通信协议数据。

在上述的通信桥接系统中，所述第一接口为有线或无线通信接口，包括但不限于RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000接口中的一个，所述第一通信协议为通过第一接口发送或接收的数据的规则；所述第二接口为不同与第一接口的有线或无线通信接口，包括但不限于RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000接口中的一个，第二通信协议为通过第二接口发送或接收的数据的规则。

如图3所示，是本发明的通信桥接方法实施例的流程图，该方法用于通过通信桥接装置实现监控端计算机与被监控设备间的通信，其中通信桥接装置包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口和采用第二通信协议与监控端计算机连接的第二接口。该方法包括以下步骤：

步骤S31：监控端计算机通过虚拟接口创建第一通信协议数据并发送到通信桥接装置。上述虚拟接口通过虚拟技术实现，可生成使用第一通信协议通信的数据。由虚拟接口创建的第一通信协议数据由监控端计算机的第二接口封装后通过第二通信协议发送的通信桥接装置。具体地，上述第一通信协议数据可根据监控端计算机的监控应用软件的监控指令创建。

步骤S32：通信桥接装置的第二接口接收到来自监控端计算机的数据后，首先将接收的数据解析为第一通信协议数据，然后将第一通信协议数据解释为协议记录。

步骤S33：通信桥接装置判断协议库中是否存在解释获得的协议记录，若存在则执行步骤S33；若不存在则执行步骤S34。

步骤S34：将协议记录存储于协议库。此外，为了增强实时性，该步骤中，还可在存储协议记录的同时执行协议记录，以通过第一接口从被监控该设备获取协议记录对应的监控数据并将监控数据通过第二接口返回监控端计算机。

步骤S35：从协议库中读取该协议记录对应的监控数据并将监控该数据通过第二接口返回给监控端计算机。其中协议库中协议记录对应的监控数据由通信桥接装置根据协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得。

如图4所示，是从监控设备获得协议记录对应的监控数据的流程图。该步骤具体包括：

步骤S41：读取协议库。

步骤S42：判断协议库中是否有协议记录，若有则对每一协议记录执行步骤S43-47，否则结束。

步骤S43：判断通信端口记录计数器是否达到最大值，若是，则执行步骤S44，否则执行步骤S45。

步骤S44：使通信端口记录计数器复位。

步骤S45：执行协议记录，通过第一端口发送请求数据到被监控设备。

步骤S46：通过第一端口从被监控设备获得协议记录对应的监控数据。

步骤S47：通信端口记录计数器加1并返回步骤S43。

在上述的通信桥接方法中，所述第一接口为有线或无线通信接口，包括但不限于RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee，GPRS、WCDMA，TD-SCDMA，CDMA2000接口中的一个，第一通信协议为通过第一接口发送或接收的数据的规则；第二接口为不同与第一接口的有线或无线通信接口，包括但不限于RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000接口中的一个，第二通信协议为通过第二接口发送或接收的数据的规则。

本发明还提供一种用于实现上述通信桥接系统和方法的通信桥接装置。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种通信桥接系统，其特征在于，包括通信桥接装置及监控端计算机，其中所述通信桥接装置包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口和采用第二通信协议与监控端计算机连接的第二接口，所述监控端计算机包括虚拟接口，所述通信桥接装置包括协议学习单元、协议库和预通信单元，其中：

所述虚拟接口，用于创建第一通信协议数据，所述第一通信协议数据使用第二通信协议封装后发送到通信桥接装置；

所述协议库，用于存储协议记录以及与所述协议记录对应的监控数据；

所述协议学习单元，用于将来自监控端计算机的第一通信协议数据解释为协议记录，并在所述协议库中不存在该协议记录时存储该协议记录、在所述协议库中存在该协议记录时从所述协议库中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机；

所述预通信单元，用于根据所述协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据。

2.根据权利要求1所述的通信桥接系统，其特征在于，所述预通信单元包括协议记录读取单元、数据收发单元，其中所述协议记录读取单元用于从协议库读取协议记录，所述数据收发单元用于执行协议记录以通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据并存储到所述协议库。

3.根据权利要求2所述的通信桥接系统，其特征在于，还包括通信端口记录计数器，该通信端口记录计数器在所述数据收发单元从被监控设备获得对应的监控数据时加1。

4.根据权利要求1所述的通信桥接系统，其特征在于，所述监控端计算机还包括监控单元，所述监控单元用于创建监控指令，所述虚拟接口根据所述监控指令创建第一通信协议数据。

5.根据权利要求1所述的通信桥接系统，其特征在于，所述协议学习单元在所述协议库中不存在解释获得的协议记录时存储该协议记录并通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据返回监控端计算机。

6.根据权利要求1所述的通信桥接系统，其特征在于，所述第一接口为有线或无线通信接口，包括RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000接口中的一个；所述第二接口为与第一接口不同的有线或无线通信接口，包括RS232C、RS485、RS422、USB、CAN、以太网、WIFI、Zigbee、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000接口中的一个。

7.一种通信桥接方法，用于通过通信桥接装置实现监控端计算机与被监控设备间的通信，其中所述通信桥接装置包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口和采用第二通信协议与监控端计算机连接的第二接口，其特征在于，包括以下步骤：

（a）所述监控端计算机通过虚拟接口创建第一通信协议数据并使用第二通信协议封装后发送到通信桥接装置；

（b）所述通信桥接装置将所述第一通信协议数据解释为协议记录；

（c）所述通信桥接装置在协议库中不存在解释获得的协议记录时存储该协议记录、在所述协议库中存在解释获得的协议记录时从所述协议库中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机，所述协议库中的协议记录对应的监控数据由通信桥接装置根据协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得。

8.根据权利要求7所述的通信桥接方法，其特征在于，所述第一通信协议数据由监控端计算机根据监控指令创建。

9.根据权利要求7所述的通信桥接方法，其特征在于，还包括在所述协议库中不存在解释获得的协议记录时存储该协议记录并通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据返回监控端计算机。

10.一种通信桥接装置，包括采用第一通信协议与被监控设备通信的第一接口和采用第二通信协议与监控端计算机连接的第二接口，其特征在于，还包括协议学习单元、协议库和预通信单元，其中：

所述协议库，用于存储协议记录以及与所述协议记录对应的监控数据；

所述协议学习单元，用于将来自监控端计算机的第一通信协议数据解释为协议记录，并在所述协议库中不存在该协议记录时存储该协议记录、在所述协议库中存在该协议记录时从所述协议库中读取该协议记录对应的监控数据返回给监控端计算机，所述第一通信协议数据由监控端计算机使用第二通信协议封装后发送到通信桥接装置；

所述预通信单元，用于根据所述协议库中存储的协议记录通过第一接口从被监控设备获得对应的监控数据。