CN110780650A - 一种通信总线协议转换方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通信总线协议转换方法及系统，涉及控制系统总线领域，包括数据上传方法和数据下发方法，用以将现场侧逻辑柜的通信协议通过可编程器件转换成相应的数据协议发送至控制器。本发明所提供的通信总线协议转换方法减少了系统成本，降低了后期系统维护难度。
Description
【技术领域】
本发明涉及控制系统总线领域，具体涉及一种通信总线协议转换方法及系统。
【背景技术】
目前，我国的核化工领域所采用的多是前苏联的DCS控制系统，此类系统控制柜硬件老化、性能下降、缺少备件、图纸资料难以掌握，可维护性极差。因此，工程技术人员希望对此类设备进行改造，替换为ECS-700系统。此类设备采用专用的数据通讯结构，并考虑到设备的保留和改造成本等原因，为此，工程技术人员设计了一种协议转换卡，用以实现ECS-700系统与现场逻辑柜系统信息交互与控制需求。
但是，在现有技术中，总线编码和解码方案主要是通过门级IC器件，如与门、或门、锁存器等元器件搭建一套复杂组合逻辑，实现数据一级一级的并行上送和指令一级一级的串行下发。这种技术方案需要搭建极复杂且庞大的逻辑电路，实现并数据采样、锁存以及传输的功能，并且一旦出现故障很难定位到具体元器件，维护困难，成本高。而且缺少诊断功能。有鉴于此，有必要对现有的总线编码和解码进行改进。
【发明内容】
为解决前述问题，本发明提供了一种通信总线协议转换方法，减少了系统成本，降低了后期系统维护难度。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种通信总线协议转换方法，所述方法包括数据上传方法和/或数据下发方法，所述数据上传方法包括如下步骤：
上传步骤一：现场侧逻辑柜向隔离电路发送数据，隔离电路将现场侧电平转换为TTL电平；
上传步骤二：可编程器件将接收到的数据转进行格式转换，并发送至MCU；
上传步骤三：MCU将接收到的数据打包成Modbus-RTU协议数据包；
上传步骤四：将打好包的Modbus-RTU协议数据包发送至控制器；
所述数据下发方法包括如下步骤：
下发步骤一：控制器将Modbus-RTU协议数据包发送至MCU；
下发步骤二：MCU将Modbus-RTU协议数据包进行格式转换并发送至可编程器件；
下发步骤三：可编程器件将接收到的数据转换成现场侧逻辑柜的协议格式，并发送至隔离电路；
下发步骤四：隔离电路将TTL电平转换为现场侧电平，并将接收到的数据发送至现场侧逻辑柜。
进一步地，所述数据上传方法和/或数据下发方法中，可编程器件生成同步时钟信号，通过隔离电路发送至现场侧逻辑柜，同步时钟信号具有同步时钟信号周期，每个同步时钟信号周期包括若干时钟字，每个时钟字包括若干脉冲周期。
更进一步地，所述上传步骤二具体包括如下子步骤：
上传子步骤一：将每个周期中第一个时钟字的第一个上升沿信号发送给MCU，作为首字的标志信号；
上传子步骤二：可编程器件在同步时钟信号的每个上升沿采样转换成TTL电平信号的数据信号；
上传子步骤三：在同步时钟信号每个上升沿后的高电平信号期间，可编程器件生成脉冲信号，作为请求MCU发起通信的中断信号发送给MCU；
上传子步骤四：在发送中断信号的同时，可编程器件将采样到的数据信号拆分成若干组子数据信号；
上传子步骤五：MCU在每个采样后的高电平期间发起通信，可编程器件在接收到片选信号有效后，依次将分好的若干组子数据信号按序依照通信协议格式发送到MCU。
作为优选，所述下发步骤三具体包括如下子步骤：
下发子步骤一：MCU在指定时钟字的某个脉冲周期中，将格式转换后的数据发送给可编程器件；
下发子步骤二：可编程器件在下发子步骤一中指定时钟字所对应的时钟字接收到数据后，将数据进行拆解并缓存在可编程器件中对应的缓存区；
下发子步骤三：可编程器件将拆解后的数据在下发子步骤一中指定时钟字的下一个时钟字期间，且在同步时钟信号的每个下降沿期间，将打包的数据下发至隔离电路。
作为优选，控制器将数据发送至MCU时，如果错过了指定同步时钟信号周期中的第一个时钟字，则MCU延迟一个同步时钟信号周期向可编程器件发送数据。
作为优选，下发的数据包括：
地址数据：用以锁定地址数据所对应的被驱动设备；
操作执行数据：被驱动设备需要执行的具体操作；
确认数据：下发的数据具有校验机制，校验方式为回读下发数据，进行数据对比，校验成功下发确认数据。
作为优选，所述可编程器件与所述MCU之间采用SPI通信协议或UART通信协议或总线通信协议或MCU自带的并行接口进行数据通信。
本发明具有如下有益效果：
1、使用可编程器件实现硬件编码/解码，与现有技术中的IC元器件搭建硬件电路相比，大大的减小了硬件电路布局面积，减少了整体系统成本，同时，得益于可编程器件的灵活可变、便于调试的特性，后期系统维护的难度和成本也得到了降低。
2、使用MCU对现有的复杂通信协议进行转换，增加了整体系统的可扩展性；
3、具有校验失败诊断功能，可以将校验失败情况进行编码，并且在发生校验错误的情况下，将错误代码上传给控制器，以便于工程技术人员及时知晓并采取措施。
4、当下发过程失败是，MCU利用其GPIO管脚发出驱动DO电路的信号，DO电路外部可以接任意指示电路，例如LED或者其他DI节点，以向操作者发出告警。
此外，本发明还提供了一种通信总线协议转换系统，所述系统包括：
隔离电路，用以电气隔离以及现场侧电平和TTL电平之间的相互转换；
可编程器件，用以实现现场侧逻辑柜的通信协议与其他通信协议之间的转换；
MCU，用以对可编程器件发送来的数据进行编码并发送至控制器，以及对控制器发送来的数据进行解码并发送至可编程器件。
进一步地，所述可编程器件包括：
串行指令下发和并行数据上传模块，用以对数据进行编码以及采样，并通过所述隔离电路下发至现场侧逻辑柜；
数据转换和缓存模块，用以对数据进行缓存和拆分，并将拆分后的数据传送至数据收发模块，以及接收来自数据收发模块的指令数据，将其进行缓存后传送到串行指令下发和并行总线上传模块；
数据收发模块，用以和MCU之间进行数据传输；
分频模块，用以生成与现场侧逻辑柜同步的时钟信号，并向所述串行指令下发和并行数据上传模块、所述数据转换和缓存模块以及所述数据收发模块提供可编程器件的系统时钟信号。
作为优选，所述可编程器件为CPLD或FPGA或MCU。
作为优选，所述隔离电路为光耦隔离电路或磁隔离电路。
作为优选，所述MCU与控制器之间通过RS485接口电路或总线接口电路连接。
本发明所提供的通信总线协议转换系统与前述通信总线协议转换方法的有益效果推理过程相似，在此不再赘述。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
【附图说明】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例一的整体逻辑图；
图2为本发明实施例一的同步时钟信号波形图；
图3为本发明实施例一中数据上传时序图；
图4为本发明实施例一中指令数据下发时序图；
图5为本发明实施例一中下发指令校验逻辑图；
图6为本发明实施例二中CPLD内部组成模块分布图。
其中，1-控制器，2-MCU，3-CPLD，4-隔离电路，5-现场侧逻辑柜，31-串行指令下发和并行数据上传模块，32-数据转换和缓存模块，33-数据收发模块，34-分频模块。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种通信总线协议转换方法，方法包括数据上传方法和/或数据下发方法。
数据上传包括如下步骤：
上传步骤一：现场侧逻辑柜5向隔离电路4发送数据，隔离电路4将现场侧电平转换为TTL电平，其中，现场测电平为5V，TTL电平为3.3V，采用隔离电路4以实现电气隔离、增加通信稳定性和电路安全性；
上传步骤二：可编程器件将接收到的数据进行格式转换并发送至MCU2，可编程器件可以是CPLD或FPGA或MCU，本实施例优选采用CPLD3，同时，可编程器件与MCU2之间可以采用SPI通信协议或UART通信协议或总线通信协议进行数据通信，本实施例优选采用SPI通信协议；
如图2所示，在这一步骤中，CPLD3生成同步时钟信号，通过隔离电路4发送至现场侧逻辑柜，同步时钟信号具有同步时钟信号周期，每个同步时钟信号周期包括若干个时钟字，每个时钟字包括若干脉冲周期。在本实施例中，同步时钟信号的周期为800Hz，每个同步时钟信号周期有18个时钟字，分别命名为时钟1字、时钟2字，以此类推，每个时钟字有17个脉冲周期，其中，前11个脉冲周期为50％占空比脉冲组成，后6个脉冲周期为低电平信号，此外，时钟16字全部为低电平信号，用于每个同步时钟信号周期的标志判断信号。
这一步骤具体包括如下子步骤：
上传子步骤一：将每个同步时钟信号周期中的第一个时钟字，即时钟0字的第一个上升沿信号发送给MCU2，作为首字的标志信号，便于MCU2记录时钟字的顺序；
上传子步骤二：如图3所示，CPLD3在同步时钟信号的每个上升沿采样由隔离电路4转换成TTL电平信号的数据信号，该数据信号为20bit的数据信号。每个时钟字中有10帧数据被采样，每帧数据包含20bit数据。不同帧号被采样的数据代表现场侧逻辑柜5内的不同设备发送的信息。数据1帧在时钟字中的第2个上升沿被采样，数据2帧在时钟字第3个上升沿被采样，依次类推，第10帧数据在第11个上升沿被采样；
上传子步骤三：在同步时钟信号每个上升沿后的高电平信号期间，CPLD3生成1μs的脉冲信号，作为请求MCU2发起SPI通信的中断信号发送给MCU2；
上传子步骤四：在发送中断信号的同时，CPLD3将采样到的20bit数据信号，依据SPI通信协议格式拆分成三组8bit数据信号，第一组[19:12]、第二组[11:04]、第三组[03:00]+[0000]，[0000]为添0补位；
现场侧逻辑柜在上传20bit数据时需要被拆分成三组，而[19:12]、[11:04]、[03:00]即是指被拆分为三组的拆分形式。在数据上传阶段，现场侧逻辑柜的数据是通过并行总线上传数据的，因此，[19:12]、[11:04]、[03:00]并不是指具体的数据内容。
上传子步骤五：MCU2在每个采样后的高电平期间发起SPI通信，CPLD3在接收到SPI信号的片选信号有效后，依次将分好的三组8bit子数据信号，按照第一组、第二组、第三组的顺序，依照SPI通信协议格式发送到MCU2；
上传步骤三：MCU2将依次接收到的三组8bit数据信号放入到对应的数据MCU2的缓存区，待MCU2缓存16个时钟字的数据后，将缓存的数据打包成Modbus-RTU协议数据包；
上传步骤四：将打好包的Modbus-RTU协议数据包发送至控制器1。
与数据相传相对应的，数据下发方法包括如下步骤：
下发步骤一：控制器1将Modbus-RTU协议数据包发送至MCU2；
下发步骤二：MCU2将Modbus-RTU协议数据包进行解析，解析好后缓存到MCU2中对应的缓存区，发送至可编程器件，可编程器件可以是CPLD或FPGA或MCU，本实施例优选采用CPLD3，同时，可编程器件与MCU2之间可以采用SPI通信协议或UART通信协议或总线通信协议进行数据通信，本实施例优选采用SPI通信协议；
下发步骤三：CPLD3将接收到的数据转换成现场侧逻辑柜5的协议格式，并发送至隔离电路4；
同样如图2所示，同步时钟信号具有同步时钟信号周期，每个同步时钟信号周期包括若干个时钟字，每个时钟字包括若干脉冲周期。在本实施例中，同步时钟信号的周期为800Hz，每个同步时钟信号周期有18个时钟字，分别命名为时钟1字、时钟2字，以此类推，每个时钟字有17个脉冲周期，其中，前11个脉冲周期为50％占空比脉冲组成，后6个脉冲周期为低电平信号，此外，时钟16字全部为低电平信号，用于每个同步时钟信号周期的标志判断信号。
下发步骤三具体包括如下子步骤：
下发子步骤一：MCU2在指定时钟字的某个脉冲周期中，将SPI通信协议格式的数据发送给CPLD3。由于下发指令需要在16个时钟字的时钟2字、时钟8字、时钟13字下发相应的指令数据。因此，MCU2会在时钟1字、时钟7字、时钟12字的后6个脉冲周期中的任意一个脉冲周期，即低电平期间，将对应的8bit指令数据发送给CPLD3，如果控制器将数据发送过来时，已经错过了第一个时钟字，那么MCU2延迟一个同步时钟信号周期向CPLD3发送整体的指令数据，由于SPI通信是全双工通信模式，每次在CPLD3发送数据的同时，MCU2也会同时向CPLD3发送数据，但是只有在有实际指令下发时，时钟1字、时钟7字、时钟12字才有正常数据，否则其他时刻，CPLD3接收到的数据均为0；
如图4所示，指令数据下发是按照同步串行模式，每条指令数据为1byte，每个时钟字最多下发一条指令，指令数据在时钟字的下降沿被发送，串行通信从第3个时钟字的下降沿开始，最高位最先发送指令数据MSB，第4个时钟字的下降沿发送指令数据BIT6，第5个时钟字的下降沿发送指令数据BIT5，以此类推，第9个时钟字的下降沿发送指令数据BIT1，第10个时钟的下降沿发送最低位的指令数据LSB。
下发子步骤二：CPLD3在下发子步骤一中的时钟1字、时钟7字、时钟12字接收到数据后，将数据缓存在CPLD3中对应的缓存区，
下发子步骤三：CPLD3将拆解后的数据在下发子步骤一中时钟2字、时钟8字、时钟13字期间，并且在800Hz同步时钟信号的每个下降沿期间，将打包的数据下发至隔离电路4；
如图5所示，在本实施例中，指令数据由三部分组成：
地址数据：因为逻辑柜内有不同的被驱动设备，需要通过地址先锁定此条指令对应设备，地址数据在时钟2字下发；
操作执行数据：被驱动设备需要执行的具体操作，在时钟8字下发；
确认数据：下发的数据具有校验机制，校验方式为回读下发指令，进行数据对比，待校验成功，在时钟13字完成下发确认数据。其中地址数据的校验在时钟3字进行，操作执行数据的校验在时钟11字进行，
针对时钟2字下发的地址数据，在时钟3字会将时钟2字下发的数据采集回来，进行数据对比，对比即是简单的数据是否相等对比，若对比失败，放弃整个同步时钟信号周期的下发操作，从下一个同步时钟信号周期开始重新操作，数据对比的操作在MCU中完成，时钟8字下发的数据指令会在时钟11字采集回来进行比较，失败的话同样放弃整个同步时钟信号周期指令下发操作，在下一个同步时钟信号周期重新开始指令下发操作，无论时钟3字的校验比较操作还是时钟11字的校验比较操作，若重复4次没有成功，则判定下发过程失败，终止下发操作。MCU2此时利用其GPIO管脚发出驱动DO电路的信号，DO电路外部可以接任意指示电路，例如LED或者其他DI节点，以向操作者发出告警。MCU2同时将校验出错的情况进行编码，地址数据(时钟3字)出错编码为02，指令数据(时钟11字)出错编码为03，MCU2将出错的编码发送给控制器；若时钟3字的校验操作和时钟11字的校验操作在4次以内的下发操作中于一个同步时钟信号周期内成功实现，MCU2对此种情况编码为01，将编码数据发送给控制器。
下发步骤四：隔离电路4将3.3V的TTL电平转换为5V的现场侧电平，并将接收到的数据发送至现场侧逻辑柜5。
本实施例所提供的通信总线协议转换方法中，可编程器件实现硬件编码/解码，与现有技术中的IC元器件搭建硬件电路相比，大大的减小了硬件电路布局面积，减少了整体系统成本，同时，得益于可编程器件的灵活可变、便于调试的特性，后期系统维护的难度和成本也得到了降低。同时，使用MCU对现有的复杂通信协议进行转换，增加了整体系统的可扩展性。
本实施例所提供的通信总线协议转换方法还具有校验失败诊断功能，可以将校验失败情况进行编码，并且在发生校验错误的情况下，将错误代码上传给控制器，以便于工程技术人员及时知晓并采取措施。
本实施例二
如图1所示，与实施例一所提供的方法相对应的，本实施例提供一种通信总线协议转换系统，包括：
隔离电路4，用以实现电气隔离、增加通信稳定性和电路安全性；同时实现现场侧电平和TTL电平之间的相互转换，可以为光耦隔离电路或磁隔离电路，，本实施例中，现场侧电平为5V，TTL电平为3.3V，优选采用光耦隔离电路；
可编程器件，用以实现现场侧逻辑柜的通信协议与其他通信协议之间的转换，可以为CPLD或FPGA或MCU，本实施例优选采用CPLD3；
MCU2，用以对可编程器件发送来的数据进行编码并发送至控制器，以及对控制器发送来的数据进行解码并发送至可编程器件。
如图6所示，CPLD3包括：
串行指令下发和并行数据上传模块31，用以对数据进行编码以及采样，并通过隔离电路4下发至现场侧逻辑柜5，由于本实施例为与实施例一相对应的系统，因此，采用SPI通信协议，其数据信号为20bit，并在每个时钟的上升沿被采样；
数据转换和缓存模块32，用以对数据进行缓存和根据20bit数据高低位进行字节拆分，并将拆分后的数据传送至数据收发模块33，以及接收来自数据收发模块33的指令数据，将其进行缓存后传送到串行指令下发和并行总线上传模块31；
数据收发模块33，用以和MCU2之间进行数据传输，由于本实施例为与实施例一相对应的系统，因此，采用SPI通信协议，故数据收发模块34在本实施例中为SPI收发模块，
分频模块34，用以生成与现场侧逻辑柜同步的800hz同步时钟信号，并向串行指令下发和并行数据上传模块31、数据转换和缓存模块32以及数据收发模块33提供CPLD系统时钟；
MCU2与控制器1之间通过RS485接口电路或HART接口电路或总线接口电路连接。
在本实施例中，还可增加外设备选择电路，根据时钟2字下发的地址数据内容来判断外部设备的数量和种类，当在外部设备数量太多或者外部设备种类太多的情况下，地址数据编码能力有限，可以考虑增加外部设备选择电路，以增加系统通用性。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (12)
1.一种通信总线协议转换方法，其特征在于，所述方法包括数据上传方法和/或数据下发方法，所述数据上传方法包括如下步骤：
上传步骤一：现场侧逻辑柜向隔离电路发送数据，隔离电路将现场侧电平转换为TTL电平；
上传步骤二：可编程器件将接收到的数据转进行格式转换，并发送至MCU；
上传步骤三：MCU将接收到的数据打包成Modbus-RTU协议数据包；
上传步骤四：将打好包的Modbus-RTU协议数据包发送至控制器；
所述数据下发方法包括如下步骤：
下发步骤一：控制器将Modbus-RTU协议数据包发送至MCU；
下发步骤二：MCU将Modbus-RTU协议数据包进行格式转换并发送至可编程器件；
下发步骤三：可编程器件将接收到的数据转换成现场侧逻辑柜的协议格式，并发送至隔离电路；
下发步骤四：隔离电路将TTL电平转换为现场侧电平，并将接收到的数据发送至现场侧逻辑柜。
2.根据权利要求1所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：所述数据上传方法和/或数据下发方法中，可编程器件生成同步时钟信号，通过隔离电路发送至现场侧逻辑柜，同步时钟信号具有同步时钟信号周期，每个同步时钟信号周期包括若干时钟字，每个时钟字包括若干脉冲周期。
3.根据权利要求2所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：所述上传步骤二具体包括如下子步骤：
上传子步骤一：将每个周期中第一个时钟字的第一个上升沿信号发送给MCU，作为首字的标志信号；
上传子步骤二：可编程器件在同步时钟信号的每个上升沿采样转换成TTL电平信号的数据信号；
上传子步骤三：在同步时钟信号每个上升沿后的高电平信号期间，可编程器件生成脉冲信号，作为请求MCU发起通信的中断信号发送给MCU；
上传子步骤四：在发送中断信号的同时，可编程器件将采样到的数据信号拆分成若干组子数据信号；
上传子步骤五：MCU在每个采样后的高电平期间发起通信，可编程器件在接收到片选信号有效后，依次将分好的若干组子数据信号按序依照通信协议格式发送到MCU。
4.根据权利要求2所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：所述下发步骤三具体包括如下子步骤：
下发子步骤一：MCU在指定时钟字的某个脉冲周期中，将格式转换后的数据发送给可编程器件；
下发子步骤二：可编程器件在下发子步骤一中指定时钟字所对应的时钟字接收到数据后，将数据进行拆解并缓存在可编程器件中对应的缓存区；
下发子步骤三：可编程器件将拆解后的数据在下发子步骤一中指定时钟字的下一个时钟字期间，且在同步时钟信号的每个下降沿期间，将打包的数据下发至隔离电路。
5.根据权利要求4所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：控制器将数据发送至MCU时，如果错过了指定同步时钟信号周期中的第一个时钟字，则MCU延迟一个同步时钟信号周期向可编程器件发送数据。
6.根据权利要求4所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：下发的数据包括：
地址数据：用以锁定地址数据所对应的被驱动设备；
操作执行数据：被驱动设备需要执行的具体操作；
确认数据：下发的数据具有校验机制，校验方式为回读下发数据，进行数据对比，校验成功下发确认数据。
7.根据权利要求1至6之一所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：所述可编程器件与所述MCU之间采用SPI通信协议或UART通信协议或总线通信协议或MCU自带的并行接口进行数据通信。
8.一种通信总线协议转换系统，其特征在于：所述系统包括：
隔离电路，用以电气隔离以及现场侧电平和TTL电平之间的相互转换；
可编程器件，用以实现现场侧逻辑柜的通信协议与其他通信协议之间的转换；
MCU，用以对可编程器件发送来的数据进行编码并发送至控制器，以及对控制器发送来的数据进行解码并发送至可编程器件。
9.根据权利要求8所述的通信总线协议转换系统，其特征在于：所述可编程器件包括：
串行指令下发和并行数据上传模块，用以对数据进行编码以及采样，并通过所述隔离电路下发至现场侧逻辑柜；
数据转换和缓存模块，用以对数据进行缓存和拆分，并将拆分后的数据传送至数据收发模块，以及接收来自数据收发模块的指令数据，将其进行缓存后传送到串行指令下发和并行总线上传模块；
数据收发模块，用以和MCU之间进行数据传输；
分频模块，用以生成与现场侧逻辑柜同步的时钟信号，并向所述串行指令下发和并行数据上传模块、所述数据转换和缓存模块以及所述数据收发模块提供可编程器件的系统时钟信号。
10.根据权利要求8或9所述的通信总线协议转换系统，其特征在于：所述可编程器件为CPLD或FPGA或MCU。
11.根据权利要求8或9所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：所述隔离电路为光耦隔离电路或磁隔离电路。
12.根据权利要求8或9所述的通信总线协议转换方法，其特征在于：所述MCU与控制器之间通过RS485接口电路或UART接口电路或总线接口电路连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113032324A (zh) * | 2020-04-01 | 2021-06-25 | 大连新亮兴电子技术有限公司 | 一种低时延的试验仪器测控系统结构及其方法 |
| CN114520729A (zh) * | 2020-11-05 | 2022-05-20 | 北京广利核系统工程有限公司 | 一种通信隔离系统及通信隔离的方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102377781A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-03-14 | 四川电力职业技术学院 | 智能变电站过程层数据采集转换传输装置及其控制方法 |
| CN103475691A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-12-25 | 广东迅通科技股份有限公司 | 一种视频分布式缓存中转系统 |
| CN104753958A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-01 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种通讯协议转换卡及通讯协议转换方法 |
| CN106713325A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-24 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种通讯协议转换卡 |
| US20190064791A1 (en) * | 2016-05-09 | 2019-02-28 | Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc | Methods and systems for detection in an industrial internet of things data collection environment with intelligent management of data selection in high data volume data streams |
| WO2019055894A1 (en) * | 2017-09-18 | 2019-03-21 | Intel Corporation | TIME-ENCODED DATA COMMUNICATION PROTOCOL, APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING AND RECEIVING DATA SIGNAL |
-
2019
- 2019-10-18 CN CN201910993882.9A patent/CN110780650B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102377781A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-03-14 | 四川电力职业技术学院 | 智能变电站过程层数据采集转换传输装置及其控制方法 |
| CN103475691A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-12-25 | 广东迅通科技股份有限公司 | 一种视频分布式缓存中转系统 |
| CN104753958A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-01 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种通讯协议转换卡及通讯协议转换方法 |
| US20190064791A1 (en) * | 2016-05-09 | 2019-02-28 | Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc | Methods and systems for detection in an industrial internet of things data collection environment with intelligent management of data selection in high data volume data streams |
| CN106713325A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-24 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种通讯协议转换卡 |
| WO2019055894A1 (en) * | 2017-09-18 | 2019-03-21 | Intel Corporation | TIME-ENCODED DATA COMMUNICATION PROTOCOL, APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING AND RECEIVING DATA SIGNAL |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 肖闽进: "基于P89C669微控制器的MODBUS协议转换器设计与实现", 《电子工程师》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113032324A (zh) * | 2020-04-01 | 2021-06-25 | 大连新亮兴电子技术有限公司 | 一种低时延的试验仪器测控系统结构及其方法 |
| CN114520729A (zh) * | 2020-11-05 | 2022-05-20 | 北京广利核系统工程有限公司 | 一种通信隔离系统及通信隔离的方法 |
| CN114520729B (zh) * | 2020-11-05 | 2024-01-19 | 北京广利核系统工程有限公司 | 一种通信隔离系统及通信隔离的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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