CN108965119B - 一种智能网关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能网关，包括主控缓冲区、多个能够并行工作的主站、与主站一一对应的通讯处理模块及分别与每个主站对应的从站；主控缓冲区包括多个主控缓冲分区，每个主控缓冲分区用于一一对应的缓存每个主站对应的数据信息，数据信息包括指令及数据，主控缓冲区用于将主控下发的指令下发到对应的主站，及处理各主站上报的数据以供主控获取；每个主站均具有对应的主站地址，主站用于将主控缓冲区下发的指令下发到对应的从站，及将各从站上报的数据上报给主控缓冲区；通讯处理模块用于实现主站及对应从站之间的通讯，及处理各从站上报的数据以供主站获取；从站用于实现数据的采集及上报。从而提高了响应主控的实时性。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，更具体地说，涉及一种智能网关。
背景技术
工业应用中，智能网关的结构示意图如图1所示，其工作过程主要包括：主控发送广播包，所有主站收到广播包后回复自身的信息给主控，主控接收到在线的主站的信息后，将上位机发送的信息匹配并通过主站下发到到各个从站，从站收到信息后匹配判断接收到的信息是否为发给自身的，若是，则响应主控，若否，则直接将信息丢掉。上述工作过程的核心为主从问答，同一时刻，主站只轮训一个从站，同一时刻，也只有一个从站应答主站，就导致无法快速的实现主站及从站之间的数据通讯，也就导致响应主控的实时性较差。
综上所述，现有技术中实现智能网关的技术方案存在响应主控的实时性较差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能网关，能够解决现有技术中实现智能网关的技术方案存在的响应主控的实时性较差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能网关，包括主控缓冲区、多个能够并行工作的主站、与主站一一对应的通讯处理模块及分别与每个主站对应的从站；
所述主控缓冲区包括多个主控缓冲分区，每个主控缓冲分区用于一一对应的缓存每个主站对应的数据信息，所述数据信息包括指令及数据，所述主控缓冲区用于将主控下发的指令下发到对应的主站，及处理各主站上报的数据以供所述主控获取；
每个主站均具有对应的主站地址，所述主站用于将所述主控缓冲区下发的指令下发到对应的从站，及将各从站上报的数据上报给所述主控缓冲区；
所述通讯处理模块用于实现所述主站及对应从站之间的通讯，及处理各从站上报的数据以供所述主站获取；
所述从站用于实现数据的采集及上报。
优选的，所述通讯处理模块包括处理模块及通讯模块，每个所述通讯模块均包括分别与对应的从站及处理模块连接、用于实现通讯的A网及B网，所述处理模块用于由对应通讯模块的A网及B网获取的两组数据中确定出正确的数据供对应主站获取。
优选的，所述处理模块包括校验单元，所述校验单元用于对对应通讯模块的A网及B网获取的两组数据分别进行数据校验，确定出正确的一组数据。
优选的，所述校验单元还用于确定对应通讯模块获取到正确的数据次数最多的A网或B网为优先通路，并在确定正确的数据时优先选取优先通路获取的数据为正确的数据。
优选的，所述通讯模块包括的A网及B网均采用RS485实现物理层连接。
优选的，所述主控缓冲区、主站及处理模块均设置于Soc上，并基于所述Soc提供的FPGA实现对应功能。
优选的，每个所述主控缓冲分区均包括多个主控缓冲子分区，每个主控缓冲子分区用于一一对应的缓存每个主站对应全部站点对应的数据信息，所述站点包括主站及从站。
本发明提供一种智能网关，包括主控缓冲区、多个能够并行工作的主站、与主站一一对应的通讯处理模块及分别与每个主站对应的从站；所述主控缓冲区包括多个主控缓冲分区，每个主控缓冲分区用于一一对应的缓存每个主站对应的数据信息，所述数据信息包括指令及数据，所述主控缓冲区用于将主控下发的指令下发到对应的主站，及处理各主站上报的数据以供所述主控获取；每个主站均具有对应的主站地址，所述主站用于将所述主控缓冲区下发的指令下发到对应的从站，及将各从站上报的数据上报给所述主控缓冲区；所述通讯处理模块用于实现所述主站及对应从站之间的通讯，及处理各从站上报的数据以供所述主站获取；所述从站用于实现数据的采集及上报。本申请公开的智能网关中设置有多个可以并行工作的主站，并且通过主站地址的设置及主控缓冲分区的划分使得主控缓冲区能够实现指令到不同主站的准确下发及不同主站上报数据的并行处理，相对现有技术中的单主站，本申请同一时刻主站可处理的数据量扩大多倍，从而能够相对快速的实现主站及从站之间的数据通讯，提高了响应主控的实时性。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种智能网关的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种智能网关的第一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种智能网关中主控缓冲区的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种智能网关的第二种结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明实施例提供了一种智能网关，该智能网关可以包括主控缓冲区、多个能够并行工作的主站、与主站一一对应的通讯处理模块及分别与每个主站对应的从站；
主控缓冲区包括多个主控缓冲分区，每个主控缓冲分区用于一一对应的缓存每个主站对应的数据信息，数据信息包括指令及数据，主控缓冲区用于将主控下发的指令下发到对应的主站，及处理各主站上报的数据以供主控获取；
每个主站均具有对应的主站地址，主站用于将主控缓冲区下发的指令下发到对应的从站，及将各从站上报的数据上报给主控缓冲区；
通讯处理模块用于实现主站及对应从站之间的通讯，及处理各从站上报的数据以供主站获取；
从站用于实现数据的采集及上报。
本发明实施例中的主站数量可以根据实际需要进行设定，一般来说，对响应主控的实时性要求越高，设置主站的数量越多；如图2所示，为主站数量为4个时本发明实施例提供的一种智能网关的结构示意图，其中，主站包括主站A至主站D，主站A至主站D对应的通讯处理模块分别为通讯模块A至通讯模块D，主站A至主站D对应的从站分别为从站A1至An、从站B1至Bn、从站C1至Cn及从站D1至Dn，其中，n的数值可以根据实际需要进行确定，An、Bn、Cn及Dn中n的取值可以相同，也可以不同。
本发明实施例提供的一种智能网关的工作过程可以包括：主控缓冲区接收缓存主控下发的指令，并将主控下发的指令下发到各对应的主站；主站接收到主控缓冲区下发的指令后，通过通讯处理模块将指令下发到对应的从站；从站接收到主控缓冲区下发的指令后，判断是否为发给自身的指令，如果是，则收集对应的数据并将收集的数据上报给对应的通讯处理模块，如果否，则直接将指令丢弃；通讯处理模块接收到从站上报的数据后对数据进行处理后上报给对应的主站；主站接收到通讯处理模块上报的数据后将该数据上报给主控缓冲区，主控缓冲区对该数据进行整理打包等可以根据实际需要设置的处理后缓存，以供主控获取。从而实现智能网关需实现的数据采集。
其中，主控缓冲区包括与每个主站一一对应的主控缓冲分区，不同的主控缓冲分区的起始地址不同，从而在主控缓冲区缓存指令时能够将每个主站对应的指令缓存在主站对应的主控缓冲分区，在主控缓冲区接收到每个主站上报的数据时可以将每个主站对应的数据缓存在对应的主控缓冲分区，这样数据信息在打入主控缓冲区后置完成标志，数据信息间不存在覆盖及等待时间的问题；主控缓冲区在实现指令下发时能够基于指令所在主控缓冲分区确定其对应的主站，进而实现指令的准确下发，主控缓冲区在处理每个主站上报的数据时能够基于数据所在主控缓冲分区确定其对应的主站，进而按照不同主站上报数据所需实现的处理规则实现数据的同时处理。另外，为了进一步保证指令的准确下发及数据的并行处理，本申请为每个主站设置区别于其他主站的主站地址，由此主控缓冲区可以基于主站地址实现对应主站的指令下发，并基于主站地址确定接收到的数据来自于哪个主站；而此主站地址不针对主控及从站，也即其他不需使用主站地址的设备无需关心主站的主站地址，仅需使用主站地址的设备需关心主站的主站地址，从而不仅避免了无用资源的浪费，还能够进一步保证指令的准确下发及数据的有效并行处理。
本申请公开的智能网关中设置有多个可以并行工作的主站，并且通过主站地址的设置及主控缓冲分区的划分使得主控缓冲区能够实现指令到不同主站的准确下发及不同主站上报数据的并行处理，相对现有技术中的单主站，本申请同一时刻主站可处理的数据量扩大多倍，从而能够相对快速的实现主站及从站之间的数据通讯，提高了响应主控的实时性。
本发明实施例提供的一种智能网关，通讯处理模块可以包括处理模块及通讯模块，每个通讯模块均包括分别与对应的从站及处理模块连接、用于实现通讯的A网及B网，处理模块用于由对应通讯模块的A网及B网获取的两组数据中确定出正确的数据供对应主站获取。
需要说明的是，主站及从站之间的数据通讯可以基于IOBUS总线实现，IOBUS总线包括两条链路，分别表示为A网及B网，进而处理模块可以由A网及B网获取的两组数据中选取出正确的数据供主站获取，从而通过两路链路的设置，能够在任一链路出现故障时由对应的另一链路实现数据传输，而两路链路均正常工作时由其获取的两组数据中选取出正确的数据供主站获取，从而通过链路的冗余设备提高了数据获取的可靠性。
本发明实施例提供的一种智能网关，处理模块可以包括校验单元，校验单元用于对对应通讯模块的A网及B网获取的两组数据分别进行数据校验，确定出正确的一组数据。
需要说明的是，校验单元可以按照预设根据实际需要设置的校验规则(如奇偶校验、CRC校验等)，选择出正确的一组数据(即通过按照上述校验规则实现校验的一组数据)供主站获取，从而通过数据的校验甄别，进一步保证了获取的数据的可靠性。
本发明实施例提供的一种智能网关，校验单元还可以用于确定对应通讯模块获取到正确的数据次数最多的A网或B网为优先通路，并在确定正确的数据时优先选取优先通路获取的数据为正确的数据。
需要说明的是，对于任一主站对应的A网及B网，校验单元可以记录下历史上当两路链路均正常工作时获取的正确的数据分别来自于哪条链路，从而统计出A网及B网中获取到正常数据的次数多于对应的另一链路的链路，并确定该链路为优先通路，从而在下次接收到A网及B网获取的数据时，可以优先对优先通路获取的数据进行校验，校验通过则无需再校验另一路链路获取的数据，从而保证数据可靠性的同时，大大节省了数据甄别时间，节省了数据校验资源。
本发明实施例提供的一种智能网关，通讯模块包括的A网及B网均可以采用RS485实现物理层连接。
需要说明的是，RS485电平范围小、应用范围广，且成本较低，因此，本申请中采用RS485实现A网及B网对应的物理层连接，能够解决物理层通讯问题的同时，降低成本，方便应用。
本发明实施例提供的一种智能网关，主控缓冲区、主站及处理模块均可以设置于Soc上，并基于Soc提供的FPGA实现对应功能。
需要说明的是，Soc(片上系统)包含FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)逻辑部分，本申请中利用Soc包含的FPGA实现并行工作的主站的设计，能够充分计利用FPGA的并行处理能力，实现数据的并行采集及并行处理，使得CPU的性能得到充分发挥。此时，主站的主站地址只针对Soc内部，不针对主控和从站。
本发明实施例提供的一种智能网关，每个主控缓冲分区均可以包括多个主控缓冲子分区，每个主控缓冲子分区用于一一对应的缓存每个主站对应全部站点对应的数据信息信息，站点包括主站及从站。
需要说明的是，本申请在将主控缓冲区划分为多个与主站一一对应的主控缓冲分区的基础上，还可以将每个主控缓冲分区划分为与全部站点一一对应的主控缓冲子分区，即每个主控缓冲分区均划分为与对应的主站对应的全部站点一一对应的主控缓冲子分区，当主站数量为4个时主控缓冲区的具体排布图可以如图3所示，从而使得每个站点对应数据信息均缓存于对应的主控缓冲子分区，进一步方便了指令的下发及数据的并行处理。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种智能网关的具体结构示意图可以如图4所示，其中，主站的数量为4个，各主站的选网、缓冲区即为本申请中的处理模块，也即本申请中的处理模块也具有对对应数据的缓存功能，从而实现主控响应的高实时性。
另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种智能网关，其特征在于，包括主控缓冲区、多个能够并行工作的主站、与主站一一对应的通讯处理模块及分别与每个主站对应的从站；
所述主控缓冲区包括多个主控缓冲分区，每个主控缓冲分区用于一一对应的缓存每个主站对应的数据信息，并且在所述数据信息被打入所述主控缓冲区后置完成标志，所述数据信息包括指令及数据，所述主控缓冲区用于将主控下发的指令下发到对应的主站，及处理各主站上报的数据以供所述主控获取；
每个主站均具有对应的主站地址，所述主站用于将所述主控缓冲区下发的指令下发到对应的从站，及将各从站上报的数据上报给所述主控缓冲区；
所述通讯处理模块用于实现所述主站及对应从站之间的通讯，及处理各从站上报的数据以供所述主站获取；
所述从站用于实现数据的采集及上报。
2.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述通讯处理模块包括处理模块及通讯模块，每个所述通讯模块均包括分别与对应的从站及处理模块连接、用于实现通讯的A网及B网，所述处理模块用于由对应通讯模块的A网及B网获取的两组数据中确定出正确的数据供对应主站获取。
3.根据权利要求2所述的智能网关，其特征在于，所述处理模块包括校验单元，所述校验单元用于对对应通讯模块的A网及B网获取的两组数据分别进行数据校验，确定出正确的一组数据。
4.根据权利要求3所述的智能网关，其特征在于，所述校验单元还用于确定对应通讯模块获取到正确的数据次数最多的A网或B网为优先通路，并在确定正确的数据时优先选取优先通路获取的数据为正确的数据。
5.根据权利要求4所述的智能网关，其特征在于，所述通讯模块包括的A网及B网均采用RS485实现物理层连接。
6.根据权利要求5所述的智能网关，其特征在于，所述主控缓冲区、主站及处理模块均设置于Soc上，并基于所述Soc提供的FPGA实现对应功能。
7.根据权利要求6所述的智能网关，其特征在于，每个所述主控缓冲分区均包括多个主控缓冲子分区，每个主控缓冲子分区用于一一对应的缓存每个主站对应全部站点对应的数据信息，所述站点包括主站及从站。
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