CN109639737A - 协议发生装置、数据采集终端的协议转换方法和配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协议发生装置，包括连接数据采集终端与数据传输单元的协议处理模块、安装于上位机内的协议设置软件模块和协议文件储存模块，所述协议处理模块用于处理数据采集终端到数据传输单元过程中的协议转换，所述协议设置软件模块用于实现通过上位机对协议处理模块进行配置，所述协议文件储存模块用于存储协议格式。该装置将不同硬件接口的数据采集终端和数据传输单元连接，通过上位机中的软件实现用户按需求自由定义，可以包含若干种常用的协议类型和由各字段构成的任意协议以及数据输出数量，能够实现数据按照不同服务器的通讯要求进行打包，无需对硬件设备更改的条件下实现数据采集终端与多服务器的通讯和切换。

Description

协议发生装置、数据采集终端的协议转换方法和配置方法

技术领域

本发明涉及数据采集空中协议技术领域，具体涉及一种协议发生装置、数据采集终端的协议转换方法和配置方法。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，指的是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网的快速兴起要求工业感知层中的设备具有信息交换和通讯的能力，如今工业使用的大量数据采集终端并不具有远程传输数据的能力，为了使数据采集设备能够及时上传数据至服务器实现远程监控、远程控制等要求，常用的方法是将数据采集终端和数据传输单元（DTU）相连接，通过DTU实现数据远距离传输。但是这种数据的远程传输方式通常为透传，即将数据采集终端获得的数据不经过任何处理，直接传递给服务器，这就使得服务器难以对上传的数据进行处理，例如没有原地址和校验码，使得服务器难以识别上传数据的来源和接收的数据包是否完整；并且在现有的物联网构架之下，数据采集终端常需要向多个服务器发送数据，由于不同服务器采用不同的应用层通讯协议，因此服务器之间的切换往往难以实现。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种协议发生装置，该装置将不同硬件接口的数据采集终端和数据传输单元连接，通过上位机中的软件实现用户按需求自由定义，向数据采集终端写入配置字段实现对数据采集终端的参数配置，可以包含若干种常用的协议类型和由各字段构成的任意协议以及数据输出数量，能够实现数据按照不同服务器的通讯要求进行打包，无需对硬件设备更改的条件下实现数据采集终端与多服务器的通讯和切换。

本发明还提供了一种通过所述协议发生装置实现的数据采集终端的协议转换方法和配置方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种协议发生装置，包括：

连接数据采集终端与数据传输单元的协议处理模块，用于处理数据采集终端到数据传输单元过程中的协议转换；

安装于上位机内的协议设置软件模块，用于实现通过上位机对协议处理模块进行配置；以及，

协议文件储存模块，用于存储协议格式。

进一步地，所述协议处理模块包括：

单片机，用于处理协议转换和读取协议文件储存模块的内容，具体地，所述单片机作为系统的下位机，接收上位机传输的协议配置文件，将协议格式储存于协议文件储存模块，在数据采集终端数据传输过程中，调用协议文件储存模块中的协议格式按照配置参数完成协议转换并将打包好的数据传输给数据传输单元DTU，或者接受上位机传输的用户输入字段，将其按照数据采集终端的数据传输类型发送给数据采集终端，接受来自数据采集终端的数据并反馈给上位机；以及，

多个硬件通讯接口，用于单片机与数据采集终端之间、单片机与数据传输单元之间的通讯连接；进一步地，所述硬件通讯接口至少包括RS232、RS485和CAN这三种，满足不同的数据采集终端和数据传输单元的硬件通讯要求。

进一步地，所述协议设置软件模块包括用于人机交互的软件界面，具体地，所述软件界面用于：在数据采集终端开始数据传输或用上位机对数据采集终端的参数进行配置之前，需要操作人员按照数据采集终端的数据传输格式进行入口数据的配置，完成通讯协议自定义模块配置或数据采集终端的参数设置语句的输入，进行配置后通过实时数据模块确认配置成功；所述软件界面中内嵌有：

通讯协议配置模块，用于对数据采集终端的输入数据进行选择、对通讯协议的输出数量进行选择或自定义以及选择模块自带的标准协议或自定义通讯协议；

实时数据显示模块，用于将数据采集终端传输给数据传输单元的数据显示在上位机的软件界面上、监控数据以及确认数据配置成功；以及，

设备配置模块，用于实现上位机对数据采集终端的配置功能。

进一步地，模块自带的标准协议至少包括CAN、Modbus和OPC这三种。

进一步地，自定义通讯协议的基本格式至少包括起始字符、报文长度、数据字段、校验字符和结束字符这五个字段，所述这五个字段为应用层通讯协议常见字段，无需操作人员添加可直接进行配置，并且能够自定义每个字段的位置和长度，除了基本字段，各个字段之间允许自由添加需要的数据字段满足不同服务器通讯协议的要求，每个输出的协议类型配置后，点击“协议转换”完成该模块操作。

进一步地，所述协议文件储存模块采用EEPROM作为外部存储器，存储标准协议格式、用户自定义的协议格式以及配置参数，设备工作中用于进行协议转换，EEPROM断电后不会被擦除，防止工作中掉电而出现数据丢失的问题。

进一步地，还包括与上位机通讯的接口，用于将协议发生装置与上位机连接。

本发明还提供了一种数据采集终端的协议转换方法，包括如下步骤：

（1）将数据采集终端通过协议发生装置与上位机连接；

（2）确认数据采集终端的输入数据类型；

（3）选择需要输出的通讯协议类型和数量；

（4）判断输出的通讯协议类型是否为自定义，如果是，则自定义通讯协议的基本格式；如果不是，直接进入下一步；

（5）配置好的协议参数存入协议文件储存模块，并将协议发生装置与数据传输单元连接；

（6）将数据采集终端的数据按照设定的配置参数进行转换；

（7）转换后的数据包通过数据传输单元传输给服务器。

本发明还提供了一种数据采集终端的配置方法，包括如下步骤：

（1）将数据采集终端通过协议发生装置与上位机连接；

（2）在软件界面上输入相应数据采集终端的指令；

（3）通过协议发生装置将指令输入数据采集终端；

（4）根据实时数据判断配置是否成功，若成功，则数据采集终端开始正常工作；若不成功，则返回第（2）步继续执行上述操作，直至配置成功。

本发明的有益效果是：

本发明的协议发生装置将不同硬件接口的数据采集终端和数据传输单元连接，通过上位机中的软件实现用户按需求自由定义，向数据采集终端写入配置字段实现对数据采集终端的参数配置，可以包含若干种常用的协议类型和由各字段构成的任意协议以及数据输出数量，能够实现数据按照不同服务器的通讯要求进行打包，无需对硬件设备更改的条件下实现数据采集终端与多服务器的通讯和切换；本发明设计了上位机软件，便于人机交互，降低操作人员的操作难度，有极强的实用性；满足多硬件接口的要求，并且能通过软件实现上位机和数据采集终端的通讯，实现设备的配置和监控功能。

附图说明

图1为本发明实施例1的硬件结构示意图。

图2为本发明实施例1的协议设置软件模块的结构示意图。

图3为本发明实施例2的数据采集终端的协议转换方法的流程示意图。

图4为本发明实施例3的数据采集终端的配置方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。

实施例1、

如图1和2所示，本实施例所述的一种协议发生装置，包括连接数据采集终端与数据传输单元的协议处理模块、安装于上位机内的协议设置软件模块以及协议文件储存模块。

所述协议处理模块用于处理数据采集终端到数据传输单元过程中的协议转换，如图1所示，协议处理模块包括单片机和多个硬件通讯接口。所述单片机用于处理协议转换和读取协议文件储存模块的内容，需要丰富的外设和通讯能力，具体地，所述单片机作为系统的下位机，接收上位机传输的协议配置文件，将协议格式储存于协议文件储存模块，在数据采集终端数据传输过程中，调用协议文件储存模块中的协议格式按照配置参数完成协议转换并将打包好的数据传输给数据传输单元DTU，或者接受上位机传输的用户输入字段，将其按照数据采集终端的数据传输类型发送给数据采集终端，接受来自数据采集终端的数据并反馈给上位机；所述多个硬件通讯接用于单片机与数据采集终端之间、单片机与数据传输单元之间的通讯连接，进一步地，由于当下数据采集终端和数据传输单元的硬件接口种类繁多，因此在此设计有多种常用的硬件接口如RS232、RS485和CAN等，以满足不同的数据采集终端和数据传输单元的硬件通讯要求，减少数据采集终端硬件资源的改动，减少工作量。

所述协议设置软件模块用于实现通过上位机对协议处理模块进行配置，如图2所示，协议设置软件模块包括用于人机交互的软件界面，所述软件界面中内嵌有可自定义的通讯协议配置模块、实时数据显示模块和设备配置模块。所述通讯协议配置模块用于对数据采集终端的输入数据进行选择、对通讯协议的输出数量进行选择或自定义以及选择模块自带的标准协议或自定义通讯协议，进一步地，所述模块自带的标准协议至少包括CAN、Modbus和OPC这三种，所述自定义通讯协议的基本格式至少包括起始字符、报文长度、数据字段、校验字符和结束字符这五个字段，所述这五个字段为应用层通讯协议常见字段，无需操作人员添加可直接进行配置，并且能够自由定义每个字段的位置和长度，除了基本字段，各个字段之间允许自由添加需要的数据字段满足不同服务器通讯协议的要求，每个输出的协议类型配置后，点击“协议转换”完成该模块操作；所述实时数据显示模块用于将数据采集终端传输给数据传输单元的数据显示在上位机的软件界面上、监控数据以及确认数据配置成功；所述设备配置模块用于实现上位机对数据采集终端的配置功能，具体是，采用透传的数据传输方式，将用户输入区的字段按照数据采集终端数据传输的格式发送给数据采集终端，实现对数据采集终端的参数配置。

如图1所示，所述协议文件储存模块与单片机连接，用于存储协议格式，对于外部存储考虑到断电的可能，采用断电不擦除的EEPROM作为外部存储器，接收存储标准协议格式、用户定义的协议格式以及配置参数。

进一步地，所述协议发生装置上还包括与上位机通讯的接口，用于将协议发生装置与上位机连接。

实施例2、

一种通过实施例1所述协议发生装置实现的数据采集终端的协议转换方法，如图3所示，包括如下步骤：

（1）将数据采集终端通过实施例1所述的协议发生装置与上位机连接；

（2）确认数据采集终端的输入数据类型，并在软件界面中进行选择；

（3）在通讯协议配置模块中，选择需要输出的通讯协议类型和数量；

（4）判断输出的通讯协议类型是否为自定义，如果是，则自定义通讯协议的基本格式，具体是在软件界面中对起始字符、报文长度、数据字段、校验字符和结束字符这几个基本字段的顺序和内容进行设置，如有需要可以进行字段的增加和删改；如果不是，直接进入下一步；

（5）配置好的协议参数存入单片机，由单片机将其保存在协议文件储存模块即EEPROM中，然后将协议发生装置与数据传输单元连接；

（6）将数据采集终端的数据按照设定的配置参数进行转换，具体是，单片机从EEPROM中读取配置参数和协议格式并进行转换；

（7）转换后的数据包通过数据传输单元传输给服务器。

实施例3、

一种通过实施例1所述协议发生装置实现的数据采集终端的配置方法，该过程中，同样需要将数据采集终端通过协议发生装置与上位机连接，但无需与数据传输单元连接，如图4所示，包括如下步骤：

（1）将数据采集终端通过协议发生装置与上位机连接；

（2）在软件界面上输入相应数据采集终端的指令；

（3）通过协议发生装置将指令输入数据采集终端；

（4）根据实时数据判断配置是否成功，若成功，则数据采集终端开始正常工作；若不成功，则返回第（2）步继续执行上述操作，直至配置成功。

以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种协议发生装置，其特征在于，包括：

连接数据采集终端与数据传输单元的协议处理模块，用于处理数据采集终端到数据传输单元过程中的协议转换；

安装于上位机内的协议设置软件模块，用于实现通过上位机对协议处理模块进行配置；以及，

协议文件储存模块，用于存储协议格式。

2.根据权利要求1所述的协议发生装置，其特征在于，所述协议处理模块包括：

单片机，用于处理协议转换和读取协议文件储存模块的内容；以及，

多个硬件通讯接口，用于单片机与数据采集终端之间、单片机与数据传输单元之间的通讯连接。

3.根据权利要求2所述的协议发生装置，其特征在于，所述硬件通讯接口至少包括RS232、RS485和CAN这三种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的协议发生装置，其特征在于，所述协议设置软件模块包括用于人机交互的软件界面，所述软件界面中内嵌有：

通讯协议配置模块，用于对数据采集终端的输入数据进行选择、对通讯协议的输出数量进行选择或自定义以及选择模块自带的标准协议或自定义通讯协议；

实时数据显示模块，用于将数据采集终端传输给数据传输单元的数据显示在上位机的软件界面上、监控数据以及确认数据配置成功；以及，

设备配置模块，用于实现上位机对数据采集终端的配置功能。

5.根据权利要求4所述的协议发生装置，其特征在于，模块自带的标准协议至少包括CAN、Modbus和OPC这三种。

6.根据权利要求4所述的协议发生装置，其特征在于，自定义通讯协议的基本格式至少包括起始字符、报文长度、数据字段、校验字符和结束字符这五个字段。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的协议发生装置，其特征在于，所述协议文件储存模块采用EEPROM作为外部存储器。

8.根据权利要求7所述的协议发生装置，其特征在于，还包括与上位机通讯的接口。

9.一种数据采集终端的协议转换方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将数据采集终端通过协议发生装置与上位机连接；

（2）确认数据采集终端的输入数据类型；

（3）选择需要输出的通讯协议类型和数量；

（4）判断输出的通讯协议类型是否为自定义，如果是，则自定义通讯协议的基本格式；如果不是，直接进入下一步；

（5）配置好的协议参数存入协议文件储存模块，并将协议发生装置与数据传输单元连接；

（6）将数据采集终端的数据按照设定的配置参数进行转换；

（7）转换后的数据包通过数据传输单元传输给服务器。

10.一种数据采集终端的配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将数据采集终端通过协议发生装置与上位机连接；

（2）在软件界面上输入相应数据采集终端的指令；

（3）通过协议发生装置将指令输入数据采集终端；

（4）根据实时数据判断配置是否成功，若成功，则数据采集终端开始正常工作；若不成功，则返回第（2）步继续执行上述操作，直至配置成功。