CN110247936B - 一种通讯协议转换卡及通讯协议转换系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通讯协议转换卡及通讯协议转换系统，应用于变频器，包括：PHY芯片；JL‑103芯片，用于通过PHY芯片获取主站命令，对主站命令进行预处理，然后发送至MCU；还用于按MECHATROLINK III协议对回应数据进行封装并通过PHY芯片发送至主站；MCU，用于判断主站命令是否为自身可解析命令，若是，解析并响应主站命令，然后生成回应数据，若否，则将主站命令发送至变频器，并接收变频器返回的解析数据，根据解析数据生成回应数据。本申请采用安川从站专用协议芯片JL103和主站进行通信，稳定可靠，周期可控，且成本较低。

Description

一种通讯协议转换卡及通讯协议转换系统

技术领域

本申请涉及工业控制领域，特别是涉及一种通讯协议转换卡及通讯协议转换系统。

背景技术

随着以太网在工业领域的广泛应用，变频器的应用场合对通信的实时性提出了更高的要求。MECHATROLINK III协议因其较高的通讯速率和较强的时钟同步能力，基于安川MECHATROLINK III总线的运动控制器和CNC(Computer Numerical Control，数控机床)控制器，在变频器、伺服等工业自动化领域应用日益广泛。目前，现有方案可采用FPGA IP核方案进行从站开发，其主要缺点是成本过高，开发周期长。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种通讯协议转换卡及通讯协议转换系统，采用安川从站专用协议芯片JL103和主站进行通信，稳定可靠，周期可控，且成本较低。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种通讯协议转换卡，应用于变频器，包括：

PHY芯片；

JL-103芯片，用于通过所述PHY芯片获取主站命令，对所述主站命令进行预处理，然后发送至MCU；还用于按MECHATROLINK III协议对回应数据进行封装并通过所述PHY芯片发送至主站；

所述MCU，用于判断所述主站命令是否为自身可解析命令，若是，解析并响应所述主站命令，然后生成所述回应数据，若否，则将所述主站命令发送至所述变频器，并接收所述变频器返回的解析数据，根据所述解析数据生成所述回应数据。

优选的，所述MCU为ARM Cortex-M4。

优选的，所述将所述主站命令发送至所述变频器的过程具体为：

通过SPI将所述主站命令发送至所述变频器的外部控制板。

优选的，该通讯协议转换卡还包括：

用于与所述变频器连接的14pin控制板接口。

优选的，该通讯协议转换卡还包括：

用于与所述主站连接的RJ45接口。

优选的，该通讯协议转换卡还包括：

两个8位D类锁存器。

优选的，所述MCU，还用于对所述JL-103芯片进行初始化配置，所述初始化配置包括对传输数据格式和/或传输方式进行配置，其中，所述传输方式包括同步通信和异步通信。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种通讯协议转换系统，包括如上文任意一项所述的通讯协议转换卡，还包括：

主站，用于发送主站命令；还用于接收所述通讯协议转换卡发送的回应数据。

优选的，所述主站，还用于判断所述通讯协议转换卡是否按预设规则返回所述回应数据，若否，则发出警报。

优选的，所述判断所述通讯协议转换卡是否按预设规则返回所述回应数据，若否，则发出警报的过程具体为：

当所述通讯协议转换卡未按预设时间返回所述回应数据，发出警报；

当所述通讯协议转换卡按所述预设时间返回所述回应数据，判断所述回应数据是否满足MECHATROLINK III协议标准；

若否，则发出警报。

本申请提供了一种通讯协议转换卡，应用于变频器，包括：PHY芯片；JL-103芯片，用于通过PHY芯片获取主站命令，对主站命令进行预处理，然后发送至MCU；还用于按MECHATROLINK III协议对回应数据进行封装并通过PHY芯片发送至主站；MCU，用于判断主站命令是否为自身可解析命令，若是，解析并响应主站命令，然后生成回应数据，若否，则将主站命令发送至变频器，并接收变频器返回的解析数据，根据解析数据生成回应数据。在实际应用中，采用本申请的方案，采用安川从站专用协议芯片JL103和主站进行通信，稳定可靠，周期可控，且成本较低。本申请还提供了一种通讯协议转换系统，具有和上述通讯协议转换卡相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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申请的一些实施例，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为本申请所提供的一种通讯协议转换卡的结构示意图；

图2为本申请所提供的另一种通讯协议转换卡的结构示意图；

图3为本申请所提供的一种通讯协议转换系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种通讯协议转换卡及通讯协议转换系统，采用安川从站专用协议芯片JL103和主站进行通信，稳定可靠，周期可控，且成本较低。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请所提供的一种通讯协议转换卡的结构示意图，应用于变频器，该通讯协议转换卡包括：

PHY芯片1；

首先需要说明的是，本申请中的通讯协议具体指MECHATROLINK III协议，该通信协议满足变频器在数控机床、木工纺织等行业的要求。

具体的，PHY芯片1作为本申请所提供的通讯协议转换卡的物理层收发器，参照图2所示，PHY芯片1通过RJ45接口与主站(可以包括PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或上位机)通信，PHY芯片1主要负责网口数据的转发，具体包括接收主站发送的主站命令并将主站命令发送至JL-103芯片2，还包括将JL-103芯片2封装好的回应数据发送回主站。

其中，PHY芯片1具体可以选用DP83849I芯片，DP83849I芯片采用双端口可灵活开关的技术，并通过这种双端口配置提供全面集成的延长距离或中继器模式、光纤至铜线的导体转换以及硬件故障接管功能，这样不但可以保证网络操作不会中断，而且还可监控端口的操作情况。其内部还内置有能源检测电路，因此可以灵活进行电源管理，确保系统更稳定可靠。此外，由于DP83849I芯片不但具备更高的电缆诊断能力，而且还可在广阔的工业温度范围内操作，加上静电释放保护范围高达4000V，因此更适用于工业系统。

JL-103芯片2，用于通过PHY芯片1获取主站命令，对主站命令进行预处理，然后发送至MCU 3；还用于按MECHATROLINK III协议对回应数据进行封装并通过PHY芯片1发送至主站；

具体的，JL-103芯片2为安川从站专用协议芯片，主要用于MECHATROLINK III通讯协议的接收、解析、封装、发送、时钟同步以及故障检测等。

具体的，PHY芯片1将主站命令发送给JL-103芯片2，JL-103芯片2在接收到主站命令后，对主站命令进行预处理，预处理主要包括解析主站命令的帧头、帧尾，并将该主站命令发送至MCU 3，以便MCU 3接收到应用层的数据并负责解析。

具体的，JL-103芯片2在接收到MCU 3返回的回应数据后，JL-103芯片2按MECHATROLINK III协议对回应数据进行封装，并将封装完成后的数据通过PHY芯片1返回至主站。

MCU 3，用于判断主站命令是否为自身可解析命令，若是，解析并响应主站命令，然后生成回应数据，若否，则将主站命令发送至变频器，并接收变频器返回的解析数据，根据解析数据生成回应数据。

作为一种优选的实施例，MCU 3为ARM Cortex-M4。

具体的，在系统上电后，MCU 3还需对JL-103芯片2进行初始化配置，主要通过MCU3编写的JL103驱动程序，完成对JL-103芯片2的驱动函数的初始化配置，以保证MCU 3与JL-103芯片2的数据收发接口通讯正常。这里的初始化配置可以包括对MECHATROLINK III协议数据的数据传输格式进行配置、对MECHATROLINK III协议数据的传输方式进行配置、对MECHATROLINK III协议数据的传输周期进行配置等，其中，传输方式可以包括同步通讯和异步通讯。

具体的，在硬件上将JL-103芯片2的中断输出脚(INT1)连接到MCU 3的某一引脚，软件上将该引脚配置为外部中断脚，当JL-103芯片2的中断信号到达MCU 3(即JL-103芯片2发送主站命令给MCU 3)，MCU 3马上进行JL-103芯片2的数据收发操作，以此实现MCU 3与JL-103芯片2的时钟同步。

具体的，MCU 3接收到JL-103芯片2的中断信号，立刻从JL-103芯片2读取主站命令，对自身能够独立完成解析工作的主站命令进行解析，解析完成后，立即组建回应数据发给JL-103芯片2，对于另外还需要变频器的DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理技术)处理的主站命令，则通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)发给变频器的DSP，变频器的DSP再将解析完的数据返回给MCU 3，MCU 3组建新的回应数据发给JL-103芯片2，从而完成主站和变频器的DSP的数据交换。其中，MCU 3自身能够独立完成解析工作的主站命令可以包括查询设备ID等，需要变频器的DSP处理的主站命令可以包括获取变频器相关运行参数等。

具体的，本申请的MCU 3可以选用ARM Cortex M4内核CPU，Cortex M4通过16位并口与JL-103芯片2通讯，通过16位SPI与变频器的DSP通讯，以实现对JL-103芯片2的初始化和应用层协议的解析。

相应的，本申请所提供的一种通讯协议转换卡还包括14pin控制板接口4，使通讯协议转换卡与变频器控制板进行电气连接，实现通讯协议转换卡和变频器间的数据交互。

本申请提供了一种通讯协议转换卡，应用于变频器，包括：PHY芯片；JL-103芯片，用于通过PHY芯片获取主站命令，对主站命令进行预处理，然后发送至MCU；还用于按MECHATROLINK III协议对回应数据进行封装并通过PHY芯片发送至主站；MCU，用于判断主站命令是否为自身可解析命令，若是，解析并响应主站命令，然后生成回应数据，若否，则将主站命令发送至变频器，并接收变频器返回的解析数据，根据解析数据生成回应数据。在实际应用中，采用本申请的方案，采用安川从站专用协议芯片JL103和主站进行通信，稳定可靠，周期可控，且成本较低。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，该通讯协议转换卡还包括：

两个8位D类锁存器51。

具体的，考虑到当选择有些设备作为MCU 3时，由于其资源限制，需要采用数据/地址复用的寻址方式，因此，本申请还设置有两个8位D类锁存器51，保证MCU 3的选择不受限制，从而提高本申请的通用性。

请参照图3，图3为本申请所提供的一种通讯协议转换系统的结构示意图，包括如上文任意一项的通讯协议转换卡01，还包括：

主站02，用于发送主站命令；还用于接收通讯协议转换卡01发送的回应数据。

作为一种优选的实施例，主站02，还用于判断通讯协议转换卡01是否按预设规则返回回应数据，若否，则发出警报。

作为一种优选的实施例，判断通讯协议转换卡01是否按预设规则返回回应数据，若否，则发出警报的过程具体为：

当通讯协议转换卡01未按预设时间返回回应数据，发出警报；

当通讯协议转换卡01按预设时间返回回应数据，判断回应数据是否满足MECHATROLINK III协议标准；

若否，则发出警报。

具体的，参照上文所述通讯协议转换卡01和主站02之间可以采用同步通讯也可以采用异步通讯，当采用同步通讯时：MCU 3接收到JL-103芯片2发送的中断信号后，马上从JL-103芯片2读取数据，按照相应的命令进行解析，再将需要变频器解析的数据通过SPI发送给变频器的DSP，从而完成主站02到变频器的数据交换。变频器的DSP向主站02发送数据时，MCU 3通过SPI读取DSP的数据，并组建成新的回应帧，将数据发送给JL-103芯片2进行封装，在主站02下一个通讯周期到来之前，JL-103芯片2以MECHATROLINKIII协议发送到主站02，从而完成变频器到主站02的同步通讯。若主站02未在下一个通信周期到来前收到从站返回的数据，则会检出WDT(看门狗)错误，即同步通信偏差，主站02进行报错；当采用异步通讯：数据流还是按照上面同步通讯的逻辑，只不过主站02根据需要发出主站命令，在确认从站处理完成后再发出下一主站命令，即不会有WDT故障检测这一步骤。

当然，主站02还会判断通讯协议转换卡01返回的协议数据的格式、内容是否满足MECHATROLINK III协议标准，如果不满足，主站02也会报错。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请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 (10)

1.一种通讯协议转换卡，其特征在于，应用于变频器，包括：

PHY芯片；

JL-103芯片，用于通过所述PHY芯片获取主站命令，对所述主站命令进行预处理，然后发送至MCU；还用于按MECHATROLINK III协议对回应数据进行封装并通过所述PHY芯片发送至主站；

所述MCU，用于判断所述主站命令是否为自身可解析命令，若是，解析并响应所述主站命令，然后生成所述回应数据，若否，则将所述主站命令发送至所述变频器，并接收所述变频器返回的解析数据，根据所述解析数据生成所述回应数据；

其中，所述JL-103芯片的中断输出脚与所述MCU的外部中断脚连接，以使所述MCU通过所述外部中断脚接收到所述主站命令时，立刻执行所述判断主站命令是否为自身可解析命令的操作。

2.根据权利要求1所述的通讯协议转换卡，其特征在于，所述MCU为ARM Cortex-M4。

3.根据权利要求1所述的通讯协议转换卡，其特征在于，所述将所述主站命令发送至所述变频器的过程具体为：

通过SPI将所述主站命令发送至所述变频器的外部控制板。

4.根据权利要求1所述的通讯协议转换卡，其特征在于，该通讯协议转换卡还包括：

用于与所述变频器连接的14pin控制板接口。

5.根据权利要求1所述的通讯协议转换卡，其特征在于，该通讯协议转换卡还包括：

用于与所述主站连接的RJ45接口。

6.根据权利要求1所述的通讯协议转换卡，其特征在于，该通讯协议转换卡还包括：

两个8位D类锁存器。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的通讯协议转换卡，其特征在于，

所述MCU，还用于对所述JL-103芯片进行初始化配置，所述初始化配置包括对传输数据格式和/或传输方式进行配置，其中，所述传输方式包括同步通信和异步通信。

8.一种通讯协议转换系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的通讯协议转换卡，还包括：

主站，用于发送主站命令；还用于接收所述通讯协议转换卡发送的回应数据。

9.根据权利要求8所述的通讯协议转换系统，其特征在于，所述主站，还用于判断所述通讯协议转换卡是否按预设规则返回所述回应数据，若否，则发出警报。

10.根据权利要求9所述的通讯协议转换系统，其特征在于，所述判断所述通讯协议转换卡是否按预设规则返回所述回应数据，若否，则发出警报的过程具体为：

当所述通讯协议转换卡未按预设时间返回所述回应数据，发出警报；

当所述通讯协议转换卡按所述预设时间返回所述回应数据，判断所述回应数据是否满足MECHATROLINK III协议标准；

若否，则发出警报。

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