CN106992983A - 一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法 - Google Patents

一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法 Download PDF

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唐斌
赵菁祥
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Abstract

本发明实施例公开了一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法，该协议转换器包括：IEEE1451接口模块，用于与外界的传感网络连接，将传感网络的传感信号转化为预设标准格式的数据；数据处理模块，用于对经IEEE1451接口模块转化后的预设标准格式的数据进行解析；网络接口模块，用于通过TCP/IP协议将经数据处理模块解析后的数据打包发送至外界预设的互联网网络。在本技术方案中，协议转换器采用了IEEE1451接口模块，实现了使用基于IEEE1451标准的网关，其可以将传感网络中不同的协议和TCP/IP协议件转换，这样，当需要将不同的传感器接入到互联网网络中时，无需根据传感器的类型更换对应的网关，方便了传感网络和互联网的连接。

Description

一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法
技术领域
本发明涉及网络技术领域，特别是涉及一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法。
背景技术
随着科学技术的发展，物联网已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
网关时传感网络和互联网的桥梁和翻译器，在物联网中直观重要。网关最主要的任务时将来自传感器网的数据根据传感网所采用的协议将数据解析，然后根据TCP/IP协议将数据重新打包送到互联网。目前，一般将物联网的网关直接放入应用程序中，并未独立出来，显得比较繁琐，即便一些网关独立出来，但是其只能实现单一的协议间的转换。
因而，如何实现同时将传感网络的多种协议和TCP/IP进行转换，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法，可以实现同时将传感网络的多种协议和TCP/IP进行转换。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种协议转换器，包括：
IEEE1451接口模块，用于与外界的传感网络连接，将所述传感网络的传感信号转化为预设标准格式的数据；
数据处理模块，用于对经所述IEEE1451接口模块转化后的预设标准格式的数据进行解析；
网络接口模块，用于通过TCP/IP协议将经所述数据处理模块解析后的数据打包发送至外界预设的互联网网络。
优选地，所述IEEE1451接口模块包括：
通信单元，用于和所述传感网络进行通信连接；
IEEE1451.0协议栈单元，用于根据自身设置的消息格式将所述通信单元接收的传感信号转化我预设标准格式的数据。
优选地，所述通信单元包括：IEEE1451.2通信子单元和/或IEEE1451.5通信子单元，
其中，所述IEEE1451.2通信子单元用于和所述传感网络进行有线网络连接；
所述IEEE1451.5通信子单元用于和所述传感网络进行无线网络连接。
一种协议转换方法，用于如上述任一项所述的协议转换器，包括：
通过所述IEEE1451接口模块向所述传感网络中的传感器发送请求命令；
通过所述IEEE1451接口模块接收所述传感网络中的传感器反馈的应答信息；
通过所述IEEE1451接口模块将所述应答信息转换为预设标准格式的数据；
通过所述数据处理模块对所述预设标准格式的数据进行解析；
通过所述网络接口模块对经过解析的数据进行TCP/IP协议转换并打包发送至外界预设的互联网网络。
优选地，所述通过所述IEEE1451接口模块向所述传感网络中的传感器发送请求命令，包括：
获取所述请求命令所要求的信息以及所述请求命令对应的目的通道号；
对所述请求命令进行类别标识；
对所述请求命令所要求的信息、目的通道号和类别标识进行关联，并发送至所述传感网络中。
优选地，还包括：
判断所述请求命令所要求的信息长度是否超过了预设阈值；
若是，则判定该消息为错误消息。
一种物联网系统，包括：如上述任一项所述的协议转换器；与所述协议转换器连接的传感器；与所述协议转换器连接的互联网网络。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的协议转换器，包括：IEEE1451接口模块用于与外界的传感网络连接，将传感网络的传感信号转化为预设标准格式的数据；数据处理模块，用于对经IEEE1451接口模块转化后的预设标准格式的数据进行解析；网络接口模块，用于通过TCP/IP协议将经数据处理模块解析后的数据打包发送至外界预设的互联网网络。在本技术方案中，协议转换器采用了IEEE1451接口模块，实现了使用基于IEEE1451标准的网关，其可以将传感网络中不同的协议和TCP/IP协议件转换，这样，当需要将不同的传感器接入到互联网网络中时，无需根据传感器的类型更换对应的网关，方便了传感网络和互联网的连接。
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为本发明一种具体实施方式所提供的协议转换器结构示意图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的协议转换方法流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法，可以实现同时将传感网络的多种协议和TCP/IP进行转换。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的协议转换器结构示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种协议转换器，包括：IEEE1451接口模块11，用于与外界的传感网络连接，将传感网络的传感信号转化为预设标准格式的数据；数据处理模块12，用于对经IEEE1451接口模块11转化后的预设标准格式的数据进行解析；网络接口模块13，用于通过TCP/IP协议将经数据处理模块12解析后的数据打包发送至外界预设的互联网网络。
进一步地，IEEE1451接口模块包括：通信单元，用于和传感网络进行通信连接；IEEE1451.0协议栈单元，用于根据自身设置的消息格式将通信单元接收的传感信号转化我预设标准格式的数据。
通信单元包括：IEEE1451.2通信子单元和/或IEEE1451.5通信子单元，其中，IEEE1451.2通信子单元用于和传感网络进行有线网络连接；IEEE1451.5通信子单元用于和传感网络进行无线网络连接。
在本实施方式中，IEEE1451接口模块是协议转换器实现协议转换的关键部分，其包括通信单元和IEEE1451.0协议栈单元。而通信单元可以为网关提供无线和有线的接入方式，IEEE1451.0主要规定了消息的格式。
对于有线接入的网关，其通信单元包括IEEE1451.2通信子单元，运用IEEE1451.2标准，该标准为传感器和网关间定义了一个独立的数字通信接口。此时，网关需要在硬件上实现TII智能接口，TII智能接口是一种10线的标准接口，它通过10根按照SPI标准的串行通信信号线与相应的处理器引脚连接在一起。10根信号线分为4组。第一组为数据线，包括DOUT、DIN、DCLK、NIOE，主要完成数据通信；第2组为触发线NTRIG，完成触发信号的任务；第3组为支持线，包括NACK、NSDET、POVER、COMMON，其中NACK为应答信号，NSDET负责检测网关传感节点是否存在，POVER用于提供5V电压，COMMON信号用于接地；第4组为中断线NINT，用于向网关提出请求服务。
对于无线接入的网关，其通信单元包括IEEE1451.5通信子单元，运用IEEE1451.5标准，其为网关和传感器的通信定义了一系列的无线通信标准，支持现有常用的无线通信协议，包括ZigBee、WiFi、蓝牙、6LowPAN。IEEE1451.5支持现有的主流无线通信协议，为传感器和网关间提供一个统一的通信接口，从而简化了网关的协议转化过程。
在本实施方式中，协议转换器采用了IEEE1451接口模块，实现了使用基于IEEE1451标准的网关，其可以将传感网络中不同的协议和TCP/IP协议件转换，这样，当需要将不同的传感器接入到互联网网络中时，无需根据传感器的类型更换对应的网关，方便了传感网络和互联网的连接。
请参考图2，图2为本发明一种具体实施方式所提供的协议转换方法流程图。
相应地，本发明一种实施方式还提供了一种协议转换方法，用于如上述任一实施方式所提供的协议转换器，该方法包括：
S11：通过IEEE1451接口模块向传感网络中的传感器发送请求命令。
通过网络接口模块向传感网络中的传感器发送请求命令，包括：获取请求命令所要求的信息以及请求命令对应的目的通道号；对请求命令进行类别标识；对请求命令所要求的信息、目的通道号和类别标识进行关联，并发送至传感网络中。
进一步，还包括：判断请求命令所要求的信息长度是否超过了预设阈值；若是，则判定该消息为错误消息。
S12：通过IEEE1451接口模块接收传感网络中的传感器反馈的应答信息。
S13：通过IEEE1451接口模块将应答信息转换为预设标准格式的数据。
在本实施方式中，IEEE1451接口模块统一了网关的命令格式，便于解析来自用户的命令。根据IEEE1451.0定义，网关和传感器之间传递消息格式包括请求和应答。网关向传感网络中的对应传感器发送请求命令，传感器接收请求命令后向网关发送应答信息。IEEE1451.0消息包以octet(1字节)为单位进行编号，且1字节最左边的为最高位。
当网关需要读取传感器的信息时，向传感器发送请求命令，遵循IEEE1451.0标准的请求命令主要包括如表1所示的几个部分：Destination Transducer Channel Number，其为16位的目的通道号；Command Class和Command Function是IEEE1451.0命令，其分为2部分，每部分分为1字节，第1部分指明命令的类别，如空闲、睡眠、激活等；其中，第2部分是对前一部分的解释。Length定义了Com-mand-dependent Octets的长度，如果一个消息超过了规定的长度，就被认为是一个错误的信息，同时相应寄存器中协议错位位将被改写；Command-dependent Octets命令所要求的信息，命令还可以根据需求进行扩充。
表1请求命令格式表
当收到网关发来的请求命令时，传感器会进行应答，并向网关发送应答命令。IEEE1451.0规定的应答命令格式如表2所示。Success/Fail Flag表示当这部分内容为非零时，表明命令成功执行；否则为失败，系统会查出错误原因；Length表示与请求命令的功能一样；Reply-dependent Octets表示应答命令所包含的信息。
表2应答命令模式表
S14：通过数据处理模块对预设标准格式的数据进行解析。
S15：通过网络接口模块对经过解析的数据进行TCP/IP协议转换并打包发送至外界预设的互联网网络。
本实施方式所提供的协议转换方法，提高了网关对于传感器的接入能力，解决了传感器和互联网之间的协议转换问题，使得网关的适用范围更为广泛。
相应地，本发明一种实施方式还提供了一种物联网系统，包括：如上述任一实施方式所提供的的协议转换器；与协议转换器连接的传感器；与协议转换器连接的互联网网络。在本实施方式中，互联网网络可以是互联网服务器。
综上所述，本发明所提供的物联网系统及其协议转换器、协议转换方法，协议转换器采用了IEEE1451接口模块，实现了使用基于IEEE1451标准的网关，其可以将传感网络中不同的协议和TCP/IP协议件转换，这样，当需要将不同的传感器接入到互联网网络中时，无需根据传感器的类型更换对应的网关，方便了传感网络和互联网的连接。
以上对本发明所提供一种物联网系统及其协议转换器、协议转换方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种协议转换器，其特征在于，包括：
IEEE1451接口模块，用于与外界的传感网络连接，将所述传感网络的传感信号转化为预设标准格式的数据；
数据处理模块，用于对经所述IEEE1451接口模块转化后的预设标准格式的数据进行解析；
网络接口模块，用于通过TCP/IP协议将经所述数据处理模块解析后的数据打包发送至外界预设的互联网网络。
2.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于，所述IEEE1451接口模块包括：
通信单元，用于和所述传感网络进行通信连接；
IEEE1451.0协议栈单元，用于根据自身设置的消息格式将所述通信单元接收的传感信号转化我预设标准格式的数据。
3.根据权利要求2所述的协议转换器，其特征在于，所述通信单元包括：IEEE1451.2通信子单元和/或IEEE1451.5通信子单元，
其中，所述IEEE1451.2通信子单元用于和所述传感网络进行有线网络连接；
所述IEEE1451.5通信子单元用于和所述传感网络进行无线网络连接。
4.一种协议转换方法，用于如权利要求1至3任一项所述的协议转换器，其特征在于，包括：
通过所述IEEE1451接口模块向所述传感网络中的传感器发送请求命令；
通过所述IEEE1451接口模块接收所述传感网络中的传感器反馈的应答信息；
通过所述IEEE1451接口模块将所述应答信息转换为预设标准格式的数据；
通过所述数据处理模块对所述预设标准格式的数据进行解析；
通过所述网络接口模块对经过解析的数据进行TCP/IP协议转换并打包发送至外界预设的互联网网络。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述IEEE1451接口模块向所述传感网络中的传感器发送请求命令，包括：
获取所述请求命令所要求的信息以及所述请求命令对应的目的通道号；
对所述请求命令进行类别标识；
对所述请求命令所要求的信息、目的通道号和类别标识进行关联，并发送至所述传感网络中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述请求命令所要求的信息长度是否超过了预设阈值；
若是，则判定该消息为错误消息。
7.一种物联网系统，其特征在于，包括：如权利要求1至3任一项所述的协议转换器；与所述协议转换器连接的传感器；与所述协议转换器连接的互联网网络。
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