CN108322476A - 一种船用通讯链接的多协议适配器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船用通讯链接的多协议适配器装置，包括数字控制器、计算机系统、数据包模块和多个接口适配器，所述数字控制器分别与计算机系统、数据包模块和多个接口适配器相连，所述多个接口适配器均配置有对应的硬件接口；所述数字控制器根据计算机系统的设定从多个硬件接口中选择一个作为主接口，并将从主接口获取的数据转换为其余接口对应的协议；所述数据包模块用于暂存通过主接口获得的数据。本发明使得不同网络硬件接口、不同通讯协议的总线接口通讯设备互联。

Description

一种船用通讯链接的多协议适配器装置
技术领域
本发明涉及电动船控制技术领域，特别是涉及一种船用通讯链接的多协议适配器装置。
背景技术
当前，网络总线多元化是一种趋势，各个设备厂商，为了获得独自的科技含量，都会独自开发或坚持使用自己的通讯协议或网络端口。
这对系统集成的设计者来说，既是好事，又是坏事：好事在于可选的设备多样化，技术含量各有不同，组建的系统可以实现组态灵活多样化；坏事在于，由于纷多的网络接口或通讯接口，为整个系统设计在各个设备、各个系统的互联中，发生了困难的事，难度在于，有的时候不得不推翻整个系统设计，而因为系统网络的组建上无法实现高速数据的互通。
在其它系统的设计中，尤其在纯电动船舶设计中，已经碰到一种比较麻烦的事：为了获得高效控制功能强大的设备，必须选择不同种类、不同功能的系统设备进行组合，而各个设备厂商提供了不同的通讯接口协议或硬件接口的系统设备，为了有效组建网络控制系统，在一个系统设备或一条纯电动船舶上，其核心的网络构架是唯一的，在纯电动船舶的设计中应用的是CAN总线协议，这是与传统车辆的控制系统的技术延续所分不开。
为了获得统一的网络通讯连接方式，在组建网络的初始阶段，不得不首先询问设备所具有的网络通讯特性，总需要考虑与系统整体的连接效应，由此而产生的问题是，很多非常适用的设备由于没有获得统一的网络或协议方式，因此不得不舍弃。
通过分析，主要的问题在于二点：
1、网络通讯接口的外部特性不同，不同的网络特性有CAN总线、Profibus总线、Modbus总线、以太网结构形式、RS232/RS485，或等等其它形式的总线结构形式。
2、即便是相同的总线形式，由于不同厂家的通讯协议是多样化的，当成型的设备出现后，经过很多年的延续，各自都有坚持主见理由，因此，尽管是相同的协议，往往是因为控制字的不同、速率的不同，而不能得到有效的共享。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种船用通讯链接的多协议适配器装置，使得不同网络硬件接口、不同通讯协议的总线接口通讯设备互联。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种船用通讯链接的多协议适配器装置，包括数字控制器、计算机系统、数据包模块和多个接口适配器，所述数字控制器分别与计算机系统、数据包模块和多个接口适配器相连，所述多个接口适配器均配置有对应的硬件接口；所述数字控制器从多个硬件接口中选择一个作为主接口；所述数据包模块用于暂存通过主接口获得的数据。
所述接口适配器为CAN总线接口适配器、Profibus总线接口适配器、Modbus总线接口适配器、RS485/RS232总线接口适配器、以太网总线接口适配器和扩展总线接口适配器中的一种或几种。
所述接口适配器包括栈区，所述栈区内向下发送的数据为经过数字控制器协议转换的数据，由接口适配器协调控制下实施发送，所述栈区内向上发送的数据在数字控制器的协调时序控制下实现数据传输。
所述数字控制器通过数据栈传输通讯网络和多个接口适配器相连。
所述数字控制器采用DSP和FPGA共同实现。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种船用通讯链接的多协议适配器装置，如图1所示，包括数字控制器、计算机系统、数据包模块和多个接口适配器，所述数字控制器分别与计算机系统、数据包模块和多个接口适配器相连，所述多个接口适配器均配置有对应的硬件接口；所述数字控制器根据计算机系统的设定从多个硬件接口中选择一个作为主接口，并将从主接口获取的数据转换为其余接口对应的协议；所述数据包模块用于暂存通过主接口获得的数据。
其中，数字控制器由DSP+FPGA器件构成，主要完成接收来自外部计算机系统的设置要求，在设置阶段将所有需要的参数设置在数字控制器中，分配哪些端口被激活，采用什么方式的通讯协议，或不同的通讯速率。同时确定哪一路接口作为系统的主接口，该通讯接口是可以获得的主讯息，然后通过编排不同的协议，将其转换成所需要的参数和接口协议。在整个转换过程中是实现双向互通的，在进入通讯的初期阶段，主要任务是完成综合布局、栈区的规划和通讯速率的确定，以及时序的划定等等。
数据包模块是将通过主接口(下面各端口任选，在参数设置时先期确定)所获得的数据包进行暂存，数字控制器完成对参数的编排，转换成不同的协议格式，然后下发至下属的各个适配器，必须明确的是，所下传的数据包是经过数字控制器编排后的、完成了传输发送前所有经过处置后的数据包。
所述数字控制器通过数据栈传输通讯网络和多个接口适配器相连。该数据栈传输通讯网络完成对下发数据的传输。
所述接口适配器为CAN总线接口适配器、Profibus总线接口适配器、Modbus总线接口适配器、RS485/RS232总线接口适配器、以太网总线接口适配器和扩展总线接口适配器中的一种或几种。
在CAN总线接口适配器中，首先是获得整理、编制的栈区数据，在该栈区中存放着接收到或将要发送的数据包，所必须明确的是，该数据包中存放着经过数字控制器转送过来的、经过编排处理的、满足传输协议要求的数据，以及从下端(接口端)发送过来的数据包信息。这里的栈存数据，通过一定的时序安排，即可做出向下(本通道的传输接口)发送数据，或向上(主控制系统)发送栈区的传送数据；向下发送的数据，这些满足CAN总线协议的数据，是在CAN总线接口适配器的协调控制下实施发送，而向上发送的数据必须是在数字控制器的协调时序控制下，实现数据传输。
与CAN总线硬件接口相联接的部分，是要通过适合的硬件接口将数据传输给外部的联接端口。在本实施方式的硬件设计上已经完成了设计制作，在应用过程中，只需与外部设备可靠相连接，即可实现网络通讯。
在Profibus总线接口适配器中，首先是获得整理、编制的栈区数据，在该栈区中存放着接收到或将要发送的数据包，所必须明确的是，该数据包中存放着经过控制系统转送过来的、经过编排处理的、满足传输协议要求的数据，以及从下端(接口端)发送过来的数据包信息。这里的栈存数据，通过一定的时序安排，即可做出向下(本通道的传输接口)发送数据，或向上(主控制系统)发送栈区的传送数据；向下发送的数据，这些满足Profibus总线协议的数据，是在Profibus总线接口适配器的协调控制下实施发送，而向上发送的数据必须是在数字控制器的协调时序控制下，实现数据传输。
与本Profibus总线硬件接口相联接的部分，是要通过适合的硬件接口将数据传输给外部的联接端口。在本实施方式的硬件设计上已经完成了设计制作，在应用过程中，只需与外部设备可靠相连接，即可实现网络通讯。
在Modbus总线接口适配器中，首先是获得整理、编制的栈区数据，在该栈区中存放着接收到或将要发送的数据包，所必须明确的是，该数据包中存放着经过控制系统转送过来的、经过编排处理的、满足传输协议要求的数据，以及从下端(接口端)发送过来的数据包信息。这里的栈存数据，通过一定的时序安排，即可做出向下(本通道的传输接口)发送数据，或向上(主控制系统)发送栈区的传送数据；向下发送的数据，这些满足Modbus总线协议的数据，是在Modbus总线接口适配器的协调控制下实施发送，而向上发送的数据必须是在数字控制器的协调时序控制下，实现数据传输。
与本Modbus总线硬件接口相联接的部分，是要通过适合的硬件接口将数据传输给外部的联接端口。在本实施方式的硬件设计上已经完成了设计制作，在应用过程中，只需与外部设备可靠相连接，即可实现网络通讯。
在RS485/RS232总线接口适配器中，首先是获得整理、编制的栈区数据，在该栈区中存放着接收到或将要发送的数据包，所必须明确的是，该数据包中存放着经过控制系统转送过来的、经过编排处理的、满足传输协议要求的数据，以及从下端(接口端)发送过来的数据包信息。这里的栈存数据，通过一定的时序安排，即可做出向下(本通道的传输接口)发送数据，或向上(主控制系统)发送栈区的传送数据；向下发送的数据，这些满足RS485/RS232总线协议的数据，是在RS485/RS232总线接口适配器的协调控制下实施发送，而向上发送的数据必须是在数字控制器的协调时序控制下，实现数据传输。
与RS485/RS232总线硬件相联接的部分，是要通过适合的硬件接口将数据传输给外部的联接端口。在本实施方式的硬件设计上已经完成了设计制作，在应用过程中，只需与外部设备可靠相连接，即可实现网络通讯。
在以太网总线接口适配器中，首先是获得整理、编制的栈区数据，在该栈区中存放着接收到或将要发送的数据包，所必须明确的是，该数据包中存放着经过控制系统转送过来的、经过编排处理的、满足传输协议要求的数据，以及从下端(接口端)发送过来的数据包信息。这里的栈存数据，通过一定的时序安排，即可做出向下(本通道的传输接口)发送数据，或向上(主控制系统)发送栈区的传送数据；向下发送的数据，这些满足以太网总线协议的数据，是在以太网总线接口适配器的协调控制下实施发送，而向上发送的数据必须是在数字控制器的协调时序控制下，实现数据传输。
与以太网硬件接口相联接的部分，是要通过适合的硬件接口将数据传输给外部的联接端口。在本发明的硬件设计上已经完成了设计制作，在应用过程中，只需与外部设备可靠相连接，即可实现网络通讯。
在扩展总线接口适配器中，由本发明的扩展总线单元提供，首先是获得整理、编制的栈区数据，在该栈区中存放着接收到或将要发送的数据包，所必须明确的是，该数据包中存放着经过控制系统转送过来的、经过编排处理的、满足传输协议要求的数据，以及从下端(接口端)发送过来的数据包信息。这里的栈存数据，通过一定的时序安排，即可做出向下(本通道的传输接口)发送数据，或向上(主控制系统)发送栈区的传送数据；向下发送的数据，这些满足特殊(选定)总线协议的数据，是在扩展总线接口适配器的协调控制下实施发送，而向上发送的数据必须是在数字控制器的协调时序控制下，实现数据传输。
与扩展总线硬件接口相联接的部分，是要通过适合的硬件接口将数据传输给外部的联接端口。在本实施方式的硬件设计上已经完成了设计制作，在应用过程中，只需与外部设备可靠相连接，即可实现网络通讯。
计算机系统作为本实施方式中一个重要、辅助设计，需要将所需要的联接协议规划，在计算机系统中首先进行编制，然后通过传输通道，将信息发送至数字控制器，后面的任何操作，即由数字控制器实施操控。
上述船用通讯链接的多协议适配器装置运行过程如下：
1、外部计算机系统的数据编制、传输
通过外部计算机系统的数据编制，确定所有的链接对象的端口协议，命名、协议编制要件，通讯波特率、传输的协议报文编制等。
2、必须事先定义协议的主从关系
确定哪个端口作为主接口，就是主要数据的来源，至于从接口，就有随意性，任何接口都能充当从方式的位置。
3、通过编制、参数下载后，只要启动本装置，即可正常投用。
不难发现，该装置可以让不同连接端口、不同的通讯协议设备的数据获得改变，最终所有互联的设备能驾驭到一种选定的规约上来，从而完成不同网络硬件接口、不同通讯协议的总线接口通讯设备得以互联。

Claims (5)

1.一种船用通讯链接的多协议适配器装置，包括数字控制器、计算机系统、数据包模块和多个接口适配器，其特征在于，所述数字控制器分别与计算机系统、数据包模块和多个接口适配器相连，所述多个接口适配器均配置有对应的硬件接口；所述数字控制器根据计算机系统的设定从多个硬件接口中选择一个作为主接口，并将从主接口获取的数据转换为其余接口对应的协议；所述数据包模块用于暂存通过主接口获得的数据。
2.根据权利要求1所述的船用通讯链接的多协议适配器装置，其特征在于，所述接口适配器为CAN总线接口适配器、Profibus总线接口适配器、Modbus总线接口适配器、RS485/RS232总线接口适配器、以太网总线接口适配器和扩展总线接口适配器中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的船用通讯链接的多协议适配器装置，其特征在于，所述接口适配器包括栈区，所述栈区内向下发送的数据为经过数字控制器协议转换的数据，由接口适配器协调控制下实施发送，所述栈区内向上发送的数据在数字控制器的协调时序控制下实现数据传输。
4.根据权利要求1所述的船用通讯链接的多协议适配器装置，其特征在于，所述数字控制器通过数据栈传输通讯网络和多个接口适配器相连。
5.根据权利要求1所述的船用通讯链接的多协议适配器装置，其特征在于，所述数字控制器采用DSP和FPGA共同实现。
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