CN103338141B - 基于网间连接器的通信网络系统 - Google Patents

Abstract

基于网间连接器的通信网络系统，本发明涉及基于网间连接器的通信网络系统。它为了解决现有的通信网络系统为单主机网络架构无法实现多主机对于网络内部资源的访问，以及一旦主机出现故障，则整个网络陷于瘫痪，无法实现对从机的查询工作的问题。它包括共享网络系统和Modbus网络系统，所述的共享网络系统包括多个主机和网间连接器，Modbus网络系统包括网间连接器和多个从机，所述的网间连接器为共享网络系统和Modbus网络系统的公共连接器，每个主机的数据端口通过通信总线与网间连接器的数据端口连接，网间连接器通过无线网络与多个从机进行通信。本发明适用于通信领域。

Description

基于网间连接器的通信网络系统

技术领域

本发明涉及基于网间连接器的通信网络系统，属于通信领域。

背景技术

Modbus网络是由莫迪康（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。Modbus协议采用的是简单的主从应答机制，即主机向从机发送请求，从机对主机的请求进行应答。该协议公开发表且无版权税，有许多公司的产品支持Modbus协议。同时，Modbus网络在通讯的时候有着较高的可靠性，并且其帧格式较简单，较易进行开发。

按照Modbus协议规定，Modbus网络中只能存在一个主机，其余均为从机。这样一主多从的结构存在以下几个问题。首先，一旦主机出现故障，则整个网络陷于瘫痪，无法实现对从机的查询工作。其次，单主机网络架构无法实现多主机对于网络内部资源的访问。由于单主机网络架构存在以上的缺点，如何在Modbus网络中实现多主机共存，并实现多主机对于网络的访问的成为当今Modbus网络所需要解决的一个难题。

发明内容

本发明为了解决现有的通信网络系统为单主机网络架构无法实现多主机对于网络内部资源的访问，以及一旦主机出现故障，则整个网络陷于瘫痪，无法实现对从机的查询工作的问题，从而提出了基于网间连接器的通信网络系统。

基于网间连接器的通信网络系统包括共享网络系统和Modbus网络系统，所述的共享网络系统包括多个主机和网间连接器，Modbus网络系统包括网间连接器和多个从机，所述的网间连接器为共享网络系统和Modbus网络系统的公共连接器，

每个主机的数据端口通过通信总线与网间连接器的数据端口连接，

网间连接器通过无线网络与多个从机进行通信。

所述的网间连接器包括平衡转换射频匹配滤波电路、CC2530芯片、晶振电路、JTAC端口、UART端口和电源电路，

平衡转换射频匹配滤波电路的滤波数据输入输出端与CC2530芯片的射频数据输入输出端连接，

CC2530芯片的晶振输入端与晶振电路的晶振输出端连接，

CC2530芯片的数据端口与UART端口连接，

UART端口通过通信总线与多个主机连接，

CC2530芯片的程序下载端口与JTAC端口连接，

电源电路用于为CC2530芯片提供电能。

CC2530芯片内部嵌入软件，该软件的工作过程为：

当网间连接器检测到主机向该网间连接器发送的数据时，网间连接器关闭外部中断，接收主机发送的数据帧，并对该数据帧进行解析和重组，并记录发送数据帧的主机的地址，将符合Modbus网络协议规定的数据帧发送至指定从机，所述的数据帧包括指定从机的地址，再打开外部中断；

当网间连接器检测到从机向该网间连接器发送的数据时，网间连接器关闭外部中断，接收从机发送的数据帧，将该数据帧进行重组，并将数据帧发送至指定的主机，所述的数据帧包括指定的主机的地址，再打开外部中断。

本发明通过采用网间连接器达到了多主机对无线Modbus网络中的多个Modbus从机的无冲突访问的目的，当一台主机出现故障对整个网络的运行不产生影响。

附图说明

图1为本发明所述的基于网间连接器的通信网络系统的结构示意图；

图2为基于网间连接器的通信网络系统的广播模式结构图；

图3为基于网间连接器的通信网络系统的单播模式结构图；

图4为通信网络系统的工作流程图；

图5为网间连接器2-1的电气结构示意图；

图6为网间连接器2-1的第一中断子程序的流程图；

图7为网间连接器2-1的第二中断子程序的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于网间连接器的通信网络系统包括共享网络系统1和Modbus网络系统2，所述的共享网络系统1包括多个主机1-1和网间连接器2-1，Modbus网络系统2包括网间连接器2-1和多个从机2-2，所述的网间连接器2-1为共享网络系统1和Modbus网络系统2的公共连接器，

每个主机1-1的数据端口通过通信总线与网间连接器2-1的数据端口连接，

网间连接器2-1通过无线网络与多个从机2-2进行通信。

标准Modbus协议定义了OSI模型第7层上的应用层报文传输协议。Modbus是一个请求/应答协议，它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供主机1-1或从机2-2的通信。根据协议，主机1-1和从机2-2有两种通讯方式，一种是广播模式，一种是单播模式。在广播模式下如图2所示，单个主机1-1向所有从机2-2发送广播消息，从机不作任何响应。在单播模式如图3所示下，单个主机1-1向从机2-2发送消息，从机2-2需要对主机1-1的请求进行响应。

本实施方式在兼容已有的Modbus网络的基础上，通过网间连接器2-1，实现多个主机1-1对无线Modbus网络中多个从机2-2的访问。首先，该网络系统的系统架构图如图1所示。其中，多个主机1-1和网间连接器2-1构成共享网络，其通讯介质和通讯协议可以根据具体的需求来确定。多个从机2-2和网间连接器2-1构成无线Modbus网络，保证网络的兼容性。

在通讯过程中，将主机1-1将数据请求发送给网间连接器2-1。网间连接器2-1再将数据帧处理为符合Modbus协议的数据帧，并将其发送给主机1-1所需要查询的从机2-2，从机2-2执行主机1-1的指令并进行响应，将数据在发送给网间连接器2-1。网间连接器2-1根据以前的请求，再将数据返回给发出请求的主机1-1。其具体的流程图如图4所示。

具体实施方式二、结合图5具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的基于网间连接器的通信网络系统的区别在于，所述的网间连接器2-1包括平衡转换射频匹配滤波电路2-1-1、CC2530芯片2-1-2、晶振电路2-1-3、JTAC端口2-1-4、UART端口2-1-5和电源电路2-1-6，

平衡转换射频匹配滤波电路2-1-1的滤波数据输入输出端与CC2530芯片2-1-2的射频数据输入输出端连接，

CC2530芯片2-1-2的晶振输入端与晶振电路2-1-3的晶振输出端连接，

CC2530芯片2-1-2的数据端口与UART端口2-1-5连接，

UART端口2-1-5通过通信总线与多个主机1-1连接，

CC2530芯片2-1-2的程序下载端口与JTAC端口2-1-4连接，

电源电路2-1-6用于为CC2530芯片2-1-2提供电能。

在本实施方式中，采用TI公司生产的CC2530芯片。网间连接器2-1通过UART端口2-1-5与其他主机1-1构成共享网络。同时，网间连接器2-1通过平衡转换射频匹配滤波电路2-1-1与其它从机2-2构成无线Modbus网络。所述的平衡转换射频匹配滤波电路2-1-1包括天线。电源电路2-1-6为芯片的供电。JTAC端口2-1-4提供了程序的下载。

具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式二所述的基于网间连接器的通信网络系统的区别在于，所述的CC2530芯片2-1-2内部嵌入软件，该软件的工作过程为：

当网间连接器2-1检测到主机1-1向该网间连接器2-1发送的数据时，网间连接器2-1关闭外部中断，接收主机1-1发送的数据帧，并对该数据帧进行解析和重组，并记录发送数据帧的主机1-1的地址，将符合Modbus网络协议规定的数据帧发送至指定从机2-2，所述的数据帧包括指定从机2-2的地址，再打开外部中断；

当网间连接器2-1检测到从机2-2向该网间连接器2-1发送的数据时，网间连接器2-1关闭外部中断，接收从机2-2发送的数据帧，将该数据帧进行重组，并将数据帧发送至指定的主机1-1，所述的数据帧包括指定的主机1-1的地址，再打开外部中断。

网间连接器2-1具有以下两个功能：

1）实现和多个主机1-1的通讯，

2）实现和从机2-2的通讯。

为了实现以上功能，采用中断的方式提高系统的运行效率。在无中断请求的时候，网间连接器2-1处于空闲状态。网间连接器2-1的中断处理程序的流程图如图6和图7所示。

当网间连接器2-1检测到某一主机1-1向网间连接器2-1发送数据时。则网间连接器2-1进入第一个中断子程序。进入第一中断子程序后，首先网间连接器2-1需要关闭外部中断，接收主机1-1发来的数据帧，并对数据帧进行解析和重组，并记录下主机1-1的地址，然后将符合Modbus协议规定的数据帧发送给从机2-2，最后打开外部中断，结束中断程序。当检测到从机2-2对网间连接器2-1做出响应的时候，网间连接器2-1进入第二中断子程序，并关闭外部中断，接收从机2-2返回来的数据帧，将返回来的数据帧再次重组后，将数据返回给主机1-1后结束第二个中断。

本发明实现多主机1-1对于无线Modbus网络中从机2-2的访问，提高了系统的灵活性，也兼容了现有从机2-2所构成的无线Modbus网络。

Claims (2)

1.基于网间连接器的通信网络系统，它包括共享网络系统(1)和Modbus网络系统(2)，所述的共享网络系统(1)包括多个主机(1-1)和网间连接器(2-1)，Modbus网络系统(2)包括网间连接器(2-1)和多个从机(2-2)，所述的网间连接器(2-1)为共享网络系统(1)和Modbus网络系统(2)的公共连接器，

每个主机(1-1)的数据端口通过通信总线与网间连接器(2-1)的数据端口连接，

网间连接器(2-1)通过无线网络与多个从机(2-2)进行通信；

其特征在于：所述的网间连接器(2-1)包括平衡转换射频匹配滤波电路(2-1-1)、CC2530芯片(2-1-2)、晶振电路(2-1-3)、JTAC端口(2-1-4)、UART端口(2-1-5)和电源电路(2-1-6)，

平衡转换射频匹配滤波电路(2-1-1)的滤波数据输入输出端与CC2530芯片(2-1-2)的射频数据输入输出端连接，

CC2530芯片(2-1-2)的晶振输入端与晶振电路(2-1-3)的晶振输出端连接，

CC2530芯片(2-1-2)的数据端口与UART端口(2-1-5)连接，

UART端口(2-1-5)通过通信总线与多个主机(1-1)连接，

CC2530芯片(2-1-2)的程序下载端口与JTAC端口(2-1-4)连接，

电源电路(2-1-6)用于为CC2530芯片(2-1-2)提供电能。

2.根据权利要求1所述的基于网间连接器的通信网络系统，其特征在于：所述的CC2530芯片(2-1-2)内部嵌入软件，该软件的工作过程为：

当网间连接器(2-1)检测到主机(1-1)向该网间连接器(2-1)发送的数据时，网间连接器(2-1)关闭外部中断，接收主机(1-1)发送的数据帧，并对该数据帧进行解析和重组，并记录发送数据帧的主机(1-1)的地址，将符合Modbus网络协议规定的数据帧发送至指定从机(2-2)，所述的数据帧包括指定从机(2-2)的地址，再打开外部中断；

当网间连接器(2-1)检测到从机(2-2)向该网间连接器(2-1)发送的数据时，网间连接器(2-1)关闭外部中断，接收从机(2-2)发送的数据帧，将该数据帧进行重组，并将数据帧发送至指定的主机(1-1)，所述的数据帧包括指定的主机(1-1)的地址，再打开外部中断。