CN104506516A - 一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法 - Google Patents

一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法 Download PDF

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张剑峰
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Abstract

本发明涉及一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法，包括通过RS-485接口电路相连接的OpenWrt兼容路由器主板和RS-485收发控制器，OpenWrt兼容路由器主板上设有Modbus RTU/ASCII通信协议控制器、Modbus TCP通信协议控制器和接口，所述RS-485收发控制器包括向RS-485收发器供电的电源部分和RS-485收发部分，RS-485收发控制器内部连接OpenWrt兼容路由器主板的UART接口，外部连接RS-485总线。本发明通过OpenWrt兼容路由器主板上的Modbus RTU/ASCII通信协议控制器、Modbus TCP通信协议控制器、接口和RS-485收发控制器实现了Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议之间的转换，并且通过RS-485收发控制器中电源部分的供电节约了成本。

Description

一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法，属于工业自动化控制领域。
背景技术
Modbus RTU/ASCII协议是一种广泛应用于工业控制现场的串行通信协议，随着以太网应用的推广，将串口通信转换为以太网通信的需求也逐渐增大。Modbus TCP通信协议是一种运行于TCP/IP网络上的Modbus通信协议，多运行于以太网上。Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议之间的转换是需要通过网关来实现的，目前的网关耗费的成本较大。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法。
本发明为实现上述技术目的，所采用的技术方案为：一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关，包括通过RS-485接口电路相连接的OpenWrt兼容路由器主板和RS-485收发控制器，OpenWrt兼容路由器主板上设有Modbus RTU/ASCII通信协议控制器、Modbus TCP通信协议控制器和接口，所述RS-485收发控制器包括向RS-485收发器供电的电源部分和RS-485收发部分，RS-485收发控制器内部连接OpenWrt兼容路由器主板的UART接口，外部连接RS-485总线。
所述接口包括RJ45以太网接口、WiFi接口和USB接口。
所述的OpenWrt兼容路由器主板上安装运行有开源路由器固件OpenWrt和网关配置，网关配置包括网关配置文件和网关配置固件，具体步骤如下：
步骤一、网关用户使用浏览机器通过网关配置固件与网关交互，对网关进行配置，配置结果保存在网关配置文件中，Modbus RTU/ASCII通信协议控制器根据网关配置文件的要求，从RS-485总线上连接的Modbus从站寄存器中读取数据，并将读出的数据保存到网关内部数据缓冲区R，Modbus TCP通信协议控制器在OpenWrt兼容路由器主板上的接口监听客户端的连接，收到读寄存器请求后，Modbus TCP通信协议控制器读取网关内部数据缓冲区R的相应数据返回给客户端程序。
步骤二、当收到写寄存器请求时，Modbus TCP通信协议控制器将请求转发给Modbus RTU/ASCII通信协议控制器，Modbus RTU/ASCII通信协议控制器向RS-485总线上连接的Modbus从站发出写寄存器请求，写成功后会同时更新网关内部数据缓冲区W的内容，然后将是否写成功反馈给Modbus TCP通信协议控制器，Modbus TCP通信协议控制器再将结果返回给外部的Modbus TCP客户端程序。
本发明的有益效果是：网关硬件基于成熟运行的路由器主板，只需另外设计RS-485收发控制外围电路和电源电路，固件基于开源的OpenWrt,只需实现上层运行的协议控制和转换固件，因此开发风险和开发成本都很低。
附图说明
图1是本发明的功能示意图。
图2是本发明电路的连接示意图。
图3是本发明与外部交互及其内部工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的说明。
如图所示，一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关，包括通过RS-485接口电路相连接的OpenWrt兼容路由器主板和RS-485收发控制器，OpenWrt兼容路由器主板上设有Modbus RTU/ASCII通信协议控制器、Modbus TCP通信协议控制器和接口，接口包括RJ45以太网接口、WiFi接口和通过USB接口连接的3G网接口。RS-485收发控制器包括向RS-485收发器供电的电源部分和RS-485收发部分，RS-485收发控制器内部连接OpenWrt兼容路由器主板的UART接口，外部连接RS-485总线。
RS-485收发控制器将电路的信号收发端子、电源端子通过导线焊接到主板的UART接口和电源接口，设计网关外壳，对外暴露主板的RJ45接口、USB接口，RS-485收发控制器包括电源输入接线端子、RS-485总线接线端子，用于对内连接RS-485收发控制器的RS-485收发部分输入和电源输入，对外连接外部的RS-485总线及电源输入。
OpenWrt兼容路由器主板上安装运行有开源路由器固件OpenWrt和网关配置，网关配置包括网关配置文件和网关配置固件，网关配置固件、Modbus RTU/ASCII通信协议控制器、Modbus TCP通信协议控制器是运行于OpenWrt之上的固件，RS-485总线上运行Modbus RTU/ASCII通信协议，Modbus RTU/ASCII通信协议控制器实现Modbus RTU/ASCII协议的主站功能，主板上的RJ45以太网接口、WiFi接口、或通过USB接口连接的3G网接口运行Modbus TCP通信协议，Modbus TCP通信协议控制器实现Modbus TCP协议的服务器端功能，网关通过Modbus RTU/ASCII通信协议控制器和Modbus TCP通信协议控制器的交互实现两种通信协议间的转换，Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议之间的转换具体步骤如下：
步骤一、网关用户使用浏览机器通过网关配置固件与网关交互，对网关进行配置，配置结果保存在网关配置文件中，Modbus RTU/ASCII通信协议控制器根据网关配置文件的要求，从RS-485总线上连接的Modbus从站寄存器中读取数据，并将读出的数据保存到网关内部数据缓冲区R，Modbus TCP通信协议控制器在OpenWrt兼容路由器主板上的接口监听客户端的连接，收到读寄存器请求后，Modbus TCP通信协议控制器读取网关内部数据缓冲区R的相应数据返回给客户端程序。
步骤二、当收到写寄存器请求时，Modbus TCP通信协议控制器将请求转发给Modbus RTU/ASCII通信协议控制器，Modbus RTU/ASCII通信协议控制器向RS-485总线上连接的Modbus从站发出写寄存器请求，写成功后会同时更新网关内部数据缓冲区W的内容，然后将是否写成功反馈给Modbus TCP通信协议控制器，Modbus TCP通信协议控制器再将结果返回给外部的Modbus TCP客户端程序。

Claims (3)

1.一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关，其特征在于：包括通过RS-485接口电路相连接的OpenWrt兼容路由器主板和RS-485收发控制器，OpenWrt兼容路由器主板上设有Modbus RTU/ASCII通信协议控制器、Modbus TCP通信协议控制器和接口，所述RS-485收发控制器包括向RS-485收发器供电的电源部分和RS-485收发部分，RS-485收发控制器内部连接OpenWrt兼容路由器主板的UART接口，外部连接RS-485总线。
2.根据权利要求1所述的一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关，其特征在于：所述接口包括RJ45以太网接口、WiFi接口和USB接口。
3.根据权利要求1所述的一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关的实现方法，其特征在于：所述的OpenWrt兼容路由器主板上安装运行有开源路由器固件OpenWrt和网关配置，网关配置包括网关配置文件和网关配置固件，Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议之间的转换具体步骤如下：
步骤一、网关用户使用浏览机器通过网关配置固件与网关交互，对网关进行配置，配置结果保存在网关配置文件中，Modbus RTU/ASCII通信协议控制器根据网关配置文件的要求，从RS-485总线上连接的Modbus从站寄存器中读取数据，并将读出的数据保存到网关内部数据缓冲区R，Modbus TCP通信协议控制器在OpenWrt兼容路由器主板上的接口监听客户端的连接，收到读寄存器请求后，Modbus TCP通信协议控制器读取网关内部数据缓冲区R的相应数据返回给客户端程序；
步骤二、当收到写寄存器请求时，Modbus TCP通信协议控制器将请求转发给Modbus RTU/ASCII通信协议控制器，Modbus RTU/ASCII通信协议控制器向RS-485总线上连接的Modbus从站发出写寄存器请求，写成功后会同时更新网关内部数据缓冲区W的内容，然后将是否写成功反馈给Modbus TCP通信协议控制器，Modbus TCP通信协议控制器再将结果返回给外部的Modbus TCP客户端程序。
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