CN103051524A

CN103051524A - 信号处理方法及网关

Info

Publication number: CN103051524A
Application number: CN2011103070430A
Authority: CN
Inventors: 王忠福; 王延超; 连承华
Original assignee: CNR Dalian Electric Traction R& D Center Co Ltd
Current assignee: CRRC Yangtze Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明实施例提供一种信号处理方法及网关。网关包括：用于连接外部LONWORKS总线的LONWORKS总线接口电路；用于协议转换和信号格式转换的收发器，与所述LONWORKS总线接口电路连接；用于电气特性转换的RS422接口电路，与所述收发器连接。本发明实施例采用了通过RS422接口电路进行RS422信号和RS422物理信号之间电气特性转换，通过收发器进行RS422信号和LONWORKS总线信号之间的协议转换和信号格式转换的技术手段，可以实现传递LONWORKS总线信号的LONWORKS总线接口和传递RS422物理信号的RS422接口的互通。

Description

信号处理方法及网关

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号处理方法及网关。

背景技术

LONWORKS控制网络是当前较为流行的现场总线之一，它是由美国Echelon公司推出并与Motorola、Toshiba公司共同倡导，于1992年正式公布而形成的。其网络芯片Neuron芯片集成了国际标准化组织(InternationalStandard Organization，简称ISO)/开放系统互连模型(Open SystemInterconnection，简称OSI)的全部七层协议，同时具有通信和控制功能，提供了34种常见的输入/输出(Input/Output，简称I/O)控制对象，工作温度范围宽(-40℃～85℃)。

LONWORKS控制网络的信号传输介质可为双绞线、电力线、无线、红外线、光缆，支持总线型、环型、自由拓扑型等网络拓扑形式，网络收发器有直接驱动、EIA-422型、变压器耦合接口三种形式，满足了不同要求，同时传输信号采用差分曼彻斯特编码，使网络具有很强的抗干扰能力。在采用双绞线、波特率为78比特每秒(bps)的通信网时的直接通信距离可达到2700米(m)，加上其功能强大的硬件支持，使得可以很容易在一定的空间范围内构成功能繁多的系统。

LONWORKS控制网络的介质存取控制(Media Access Control，简称MAC)采用了可预测P坚持(Predictive P-Persistent)载波侦听多路访问(CarrierSense Multiple Access，简称CSMA)，使得在网络超载时仍保持很高的吞吐量；网络结构可采用主从式和对等式。具有配套的节点、路由器、网关等设备的开发、调试和安装设备，集成化的开发环境使得系统的开发调试简单易行，可实现网络的离线、在线设计、在线调试或通过IP网的远程调试。

LONWORKS控制网络的网络通信采用了面向对象的设计方法，应用编程时不用花时间考虑通信部分的繁琐编程；而且它具有集成化的开发环境，易于开发、安装和调试。

正因为LONWORKS控制网络的上述优势，很多网络设备都配备了LONWORKS总线接口。另外，RS422接口也是网络设备的一个常用接口。但是，现有技术中还无法实现LONWORKS总线接口和RS422接口的互通。

发明内容

本发明实施例提供一种信号处理方法及网关，用于实现LONWORKS总线接口和RS422接口的互通。

一方面，本发明实施例提供了一种信号处理方法，包括：

接收外部LONWORKS总线传递的LONWORKS总线信号；

对所述LONWORKS总线信号进行协议转换和信号格式转换，生成RS422信号；

对所述RS422信号进行电气特性转换，生成RS422物理信号，并发送。

另一方面，本发明实施例提供了一种信号处理方法，包括：

接收外部的RS422物理信号，对所述RS422物理信号进行电气特性转换，生成RS422信号；

对所述RS422信号进行协议转换和信号格式转换，生成LONWORKS总线信号；

将LONWORKS总线信号发送到外部LONWORKS总线上。

再一方面，本发明实施例提供了一种网关，包括：

用于连接外部LONWORKS总线的LONWORKS总线接口；

用于协议转换和信号格式转换的收发器，与所述LONWORKS总线接口连接；

用于电气特性转换的RS422接口，与所述收发器连接。

以上多个技术方案中的至少一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明实施例采用了对RS422物理信号进行电气特性转换，生成RS422信号，对RS422信号进行协议转换和信号格式转换生成LONWORKS总线信号的技术手段，可以实现传递LONWORKS总线信号的LONWORKS总线接口和传递RS422物理信号的RS422接口的互通。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种信号处理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种信号处理方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种网关的结构示意图；

图4为LONWORKS总线接口的一种电路示意图；

图5为收发器的一种电路示意图；

图6为RS422接口的一种电路示意图；

图7为存储器的一种电路示意图；

图8为RS232接口的一种电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图1为本发明实施例一提供的一种信号处理方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤101、接收外部LONWORKS总线传递的LONWORKS总线信号；

举例来说，本发明实施例提供的网关接收外部LONWORKS总线传递的LONWORKS总线信号。具体地，该网关可以通过内部的LONWORKS总线接口连接外部LONWORKS总线，并通过外部LONWORKS总线连接到外部的LONWORKS总线接口。

步骤102、对所述LONWORKS总线信号进行协议转换和信号格式转换，生成RS422信号；

LONWORKS总线信号和RS422信号的协议和信号格式均不同，具体地，LONWORKS总线信号遵循LonTalk协议，RS422信号遵循应用层的协议。步骤102生成的所述RS422信号承载与所述LONWORKS总线信号同样的信息。

步骤103、对所述RS422信号进行电气特性转换，生成RS422物理信号，并发送。

这里的RS422物理信号是满足RS422物理电气性能的信号。具体地，网关可以通过内部的RS422接口将RS422物理信号发送给外部的RS422接口。

本发明实施例采用了对LONWORKS总线信号进行协议转换和信号格式转换生成RS422信号，对RS422信号进行电气特性转换生成RS422物理信号的技术手段，可以实现传递LONWORKS总线信号的LONWORKS总线接口和传递RS422物理信号的RS422接口的互通。

图2为本发明实施例二提供的一种信号处理方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括：

步骤201、接收外部的RS422物理信号，对所述RS422物理信号进行电气特性转换，生成RS422信号；

举例来说，本发明实施例提供的网关接收外部的RS422物理信号。具体地，该网关可以通过内部的RS422接口连接外部的RS422接口，并接收外部的RS422接口发送的RS422物理信号。

步骤202、对所述RS422信号进行协议转换和信号格式转换，生成LONWORKS总线信号；

LONWORKS总线信号和RS422信号的协议和信号格式均不同，具体地，LONWORKS总线信号遵循LonTalk协议，RS422信号遵循应用层的协议。步骤102生成的所述LONWORKS总线信号承载与所述RS422信号同样的信息。

步骤203、将LONWORKS总线信号发送到外部LONWORKS总线上。

具体地，网关可以通过内部的LONWORKS总线接口将LONWORKS总线信号发送到外部LONWORKS总线上。通常，外部LONWORK总线还连接外部的LONWORKS总线接口。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图3为本发明实施例三提供的一种网关的结构示意图。如图3所示，该网关包括：

用于连接外部LONWORKS总线的LONWORKS总线接口31；

用于协议转换和信号格式转换的收发器32，与LONWORKS总线接口31连接；

用于电气特性转换的RS422接口33，与收发器32连接。

为了保存收发器32在进行协议转换和信号格式转换时产生的动态数据，在本发明的一个可选的实施例中，该网关还包括：存储器34，与收发器32连接。

为了对网关进行监控和数据配置，在本发明的又一可选的实施例中，该网关还包括：

用于串口监控和数据配置的RS232接口35，与收发器32连接。

具体地，网关可以通过RS232接口35连接到管理服务器，管理员可以通过管理服务器对网关进行数据配置，对其工作状态进行监控，及时发现故障。

在本发明的又一可选的实施例中，RS422接口33具体包括：

电气隔离电路，与收发器32连接；

RS422协议控制器，与所述隔离电路连接；

RS422接插件，与所述RS422协议控制器连接。

实际应用中，网关的上述组成部分分别有多种实现形式。举例来说，LONWORKS总线接口采用芯片FT-X2芯片实现，收发器采用芯片FT3150实现等，电气隔离电路采用光耦器HCPL-0661实现，RS422协议控制器采用芯片MAX488实现，RS422接插件采用接插件J390实现。

具体地，LONWORKS总线接口31包括芯片FT-X2，所述芯片FT-X2的管脚1和管脚2连接外部LONWORKS总线；

收发器32包括芯片FT3150，所述芯片FT3150的管脚28连接所述芯片FT-X2的管脚5，所述芯片FT3150的管脚29连接所述芯片FT-X2的管脚6；

所述电气隔离电路包括两个光耦器HCPL-0661，其中一个光耦器HCPL-0661的管脚4连接所述芯片FT3150的管脚16，另一光耦器HCPL-0661的管脚6连接所述芯片FT3150的管脚14；

所述RS422协议控制器包括芯片MAX488，所述芯片MAX488的管脚3连接所述一个光耦器HCPL-0661的管脚6，所述芯片MAX488的管脚2连接所述另一光耦器HCPL-0661的管脚4；

所述RS422接插件包括接插件J390，所述接插件J390的管脚2分别与所述芯片MAX488的管脚7、8连接，所述接插件J390的管脚4、5分别与所述芯片MAX488的管脚5连接。

LONWORKS总线接口31还可以包括：

八个二极管BAV99，其中四个二极管BAV99分别连接所述芯片FT-X2的管脚5和管脚6，另四个二极管BAV99分别连接所述芯片FT-X2的管脚1和管脚2。

收发器32还可以包括：

用于监控的芯片DS1233Z-5，所述芯片DS1233Z-5的复位管脚与所述芯片FT3150的复位管脚连接；

存储器接口电路，与所述芯片FT3150的电源管脚连接；

数据采集接口电路，与所述芯片FT3150的时钟管脚、服务管脚、复位管脚连接。

存储器34包括芯片29C512，所述芯片29C512的数据线管脚和地址线管脚与所述芯片FT3150的数据线管脚和地址线管脚连接，所述芯片29C512的写信号、使能信号、片选信号管脚分别与所述芯片FT3150的读写信号、使能信号、地址信号管脚连接。

RS232接口35具体包括：

芯片MAX232，所述芯片MAX232的管脚12连接所述芯片FT3150的管脚2，所述芯片MAX232的管脚11连接所述芯片FT3150的管脚3；

串口RS232，所述串口RS232的管脚2连接所述芯片MAX232的管脚13，所述串口RS232的管脚3连接所述芯片MAX232的管脚14。

图4为LONWORKS总线接口的一种电路示意图；图5为收发器的一种电路示意图；图6为RS422接口的一种电路示意图；图7为存储器的一种电路示意图；图8为RS232接口的一种电路示意图。

如图4～8所示，FT3150的管脚14和管脚16，作为串口通讯的数据接收和数据发送管脚，FT3150的管脚14连接到光耦器HCPL-0661的管脚6，串行总线上的数据通过接插件J390的管脚2接收，通过MAX488内部变换处理成满足FT3150的电气特性的RS422信号，由MAX488的管脚2经光耦器HCPL-0661送到FT3150处理；FT3150的管脚16连接到另一光耦器HCPL-0661的管脚4，串口发送数据通过FT3150的管脚16发送到另一光耦器HCPL-0661的管脚4，通过MAX488芯片内部变换处理成满足实际串口物理总线上需求的电气特性信号后通过接插件J390的管脚4发送。

FT-X2是LONWORKS总线接口的通讯变压器，为了能够提高总线电磁兼容性能，还可以在在通讯线路上添加防止总线上电压过高的辅助器件BAV99、电容、压敏电阻。

FT3150除了能满足基本的LONWORKS通讯需求，同时也能作为处理器，完成简单的数据采集功能，FT3150的外围主要包括监控芯片DS1233Z-5、存储器接口、数据采集接口等。DS1233Z-5用于监控电源电压，当电源电压低于FT3150供电电压一定幅值后复位FT3150。

29C512的数据线管脚和地址线管脚直接与FT3150相应的数据线管脚和地址线管脚连接，29C512的管脚31、管脚24、管脚22分别为写信号、使能信号、片选信号，这些信号的逻辑关系是基于FT3150的读写信号、使能信号、地址信号的逻辑或和逻辑与非变换出来的。

芯片MAX488完成RS422链路层功能，支持TIA/EIA-422-A规范；电气隔离电路以光耦器HCPL-0661为核心的，将差分信号进行电气隔离。RS422接口通过电气隔离电路进行电气信号隔离调整，再经RS422协议控制器转化电气差分信号，对RS422网络进行操作

在本发明的又一可选的实施例中，网关(也称为板卡)包括一路RS232接口、一个LONWORKS总线接口、存储器、LONWORKS智能收发器(即收发器32)和6路RS422接口。一路RS232接口用于监控板卡启动和工作时运行状态信息，配置板卡运行参数。存储器用于板卡存放运行配置参数。该板卡具有LONWORKS总线接口，通讯协议为LonTalk。该板卡的LONWORKS智能收发器除了能满足基本的LONWORKS通讯需求，同时也能作为处理器。

本发明实施例采用了通过RS422接口进行RS422信号和RS422物理信号之间电气特性转换，通过收发器进行RS422信号和LONWORKS总线信号之间的协议转换和信号格式转换的技术手段，可以实现传递LONWORKS总线信号的LONWORKS总线接口和传递RS422物理信号的RS422接口的互通。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

接收外部LONWORKS总线传递的LONWORKS总线信号；

2.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

将LONWORKS总线信号发送到外部LONWORKS总线上。

3.一种网关，其特征在于，包括：

用于连接外部LONWORKS总线的LONWORKS总线接口；

用于电气特性转换的RS422接口，与所述收发器连接。

4.根据权利要求3所述的网关，其特征在于，还包括：存储器，与所述收发器连接。

5.根据权利要求4所述的网关，其特征在于，还包括：

用于串口监控和数据配置的RS232接口，与所述收发器连接。

6.根据权利要求5所述的网关，其特征在于，所述RS422接口具体包括：

电气隔离电路，与所述收发器连接；

RS422协议控制器，与所述隔离电路连接；

RS422接插件，与所述RS422协议控制器连接。

7.根据权利要求6所述的网关，其特征在于，所述LONWORKS总线接口包括芯片FT-X2，所述芯片FT-X2的管脚1和管脚2连接外部LONWORKS总线；

所述收发器包括芯片FT3150，所述芯片FT3150的管脚28连接所述芯片FT-X2的管脚5，所述芯片FT3150的管脚29连接所述芯片FT-X2的管脚6；

所述RS422接插件包括接插件J390，所述接插件J390的管脚2分别与所述芯片MAX488的管脚7、8连接，所述接插件J390的管脚4分别与所述芯片MAX488的管脚5、6连接。

8.根据权利要求4所述的网关，其特征在于，所述存储器包括芯片29C512，所述芯片29C512的数据线管脚和地址线管脚与所述芯片FT3150的数据线管脚和地址线管脚连接，所述芯片29C512的写信号、使能信号、片选信号管脚分别与所述芯片FT3150的读写信号、使能信号、地址信号管脚连接。

9.根据权利要求5所述网关，其特征在于，所述RS232接口具体包括：

10.根据权利要求7所述的网关，其特征在于，所述收发器还包括：

存储器接口电路，与所述芯片FT3150的电源管脚连接；

11.根据权利要求10所述的网关，其特征在于，所述LONWORKS总线接口还包括：八个二极管BAV99，其中四个二极管BAV99分别连接所述芯片FT-X2的管脚5和管脚6，另四个二极管BAV99分别连接所述芯片FT-X2的管脚1和管脚2。