CN111866020B - 一种通讯卡以及一种通讯方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种通讯卡，包括：协议解析模块，用于接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析；将控制器发送的待上传数据按照总线通信协议进行封装后发送至上位机；控制器，用于读取协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出协议解析模块解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，按照预设的目标协议将协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至变频器，以使变频器根据接收到的命令执行相应的操作；读取变频器发送的待上传数据并通过协议解析模块发送至上位机。应用本申请的方案，可以方便有效地实现上位机与变频器之间的通信连接，也有利于提高通讯效率。本申请还提供了一种通讯方法，具有相应技术效果。

Description

一种通讯卡以及一种通讯方法

技术领域

本发明涉及工业通讯技术领域，特别是涉及一种通讯卡以及一种通讯方法。

背景技术

在数控机床、汽车等行业，变频器应用的十分广泛。作为主机的上位机，需要通过工业总线通信系统与作为从机的变频器通信，但是，工业总线通信系统所采用的通信协议有多种，且部分厂家会按照其自定义的通讯协议对变频器进行控制，因此变频器的通信接口未必能够直接与主机进行通信连接。如果要增加、修改变频器的接口，或者是调整上位机的接口，操作也较为复杂，不便于实施。

综上所述，如何有效地实现上位机与变频器之间的通信连接，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通讯卡以及一种通讯方法，以有效地实现上位机与变频器之间的通信连接。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种通讯卡，包括：

协议解析模块，用于接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析；将控制器发送的待上传数据按照所述总线通信协议进行封装后发送至所述上位机；

所述控制器，用于读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，按照预设的目标协议将所述协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至所述变频器，以使所述变频器根据接收到的命令执行相应的操作；读取所述变频器发送的待上传数据并通过所述协议解析模块发送至所述上位机。

优选的，所述控制器还用于：

读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令不为与变频器应用相关联的命令时，生成针对该命令的待上传数据并通过所述协议解析模块发送至所述上位机。

优选的，所述协议解析模块为netX52协议解析模块。

优选的，所述控制器为基于ARM Cortex-M4内核的MCU。

优选的，所述总线通信协议为CC-Link总线通信协议。

优选的，所述控制器通过SPI接口与所述变频器通信连接。

一种通讯方法，应用于上述任一项所述的通讯卡中，包括：

协议解析模块接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析；

控制器读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，按照预设的目标协议将所述协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至所述变频器，以使所述变频器根据接收到的命令执行相应的操作；

所述控制器读取所述变频器发送的待上传数据；

所述协议解析模块将所述控制器发送的待上传数据按照所述总线通信协议进行封装后发送至所述上位机。

优选的，还包括：

所述控制器读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令不为与变频器应用相关联的命令时，生成针对该命令的待上传数据并通过所述协议解析模块发送至所述上位机。

优选的，还包括：

所述上位机在与所述变频器的通信过程中，未接收到所述通讯卡上传的数据，且持续时长超过预设的第一时长时，所述上位机终止本次通信过程。

优选的，还包括：

所述上位机在终止本次通信过程之后，按照预设的测试周期向所述通讯卡发送测试命令，当接收到所述通讯卡发送的针对所述测试命令的反馈数据时，重启与所述变频器的通信过程。

应用本发明实施例所提供的技术方案，协议解析模块可以接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析，相应的，也可以将控制器发送的待上传数据按照总线通信协议进行封装后发送至上位机，即协议解析模块可以通过预设的总线通信协议与上位机之间实现通信。而控制器可以按照预设的目标协议将协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至变频器，相应的，也可以读取变频器发送的待上传数据并通过协议解析模块发送至上位机。因此，通过本申请的通讯卡，可以方便有效地实现上位机与变频器之间的通信连接，也无需修改上位机或者变频器的接口。此外，控制器读取协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出协议解析模块解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，才会将协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至变频器，而不是将全部命令都发送至变频器，使得部分命令无需经过转换为目标协议并发送至变频器的这一过程，也就有利于提高整体的通讯效率。

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为本发明中一种通讯卡的结构示意图；

图2为本发明一种具体实施方式中的通讯卡的结构示意图；

图3为本发明中一种通讯方法的实施流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种通讯卡，可以方便有效地实现上位机与变频器之间的通信连接，也有利于提高通讯效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

请参考图1，图1为本发明中一种通讯卡的结构示意图，该通讯卡可以包括：

协议解析模块10，用于接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析；将控制器20发送的待上传数据按照总线通信协议进行封装后发送至上位机；

控制器20，用于读取协议解析模块10解析出的命令并进行分析，当分析出协议解析模块10解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，按照预设的目标协议将协议解析模块10解析出的命令进行封装并发送至变频器，以使变频器根据接收到的命令执行相应的操作；读取变频器发送的待上传数据并通过协议解析模块10发送至上位机。

具体的，总线通信协议的具体类型可以根据实际需要进行选取，例如，在本发明的一种具体实施方式中，总线通信协议可以为CC-Link总线通信协议。CC-Link总线通信协议在汽车、发动机、锂电池、数控等行业都有广泛的应用，已经成为工业市场上最主流的网络协议之一。在各种现场控制中，CC-Link基于能进行高速大容量的数据通讯的特点，能够将其各种IO功能融合在一起，这种优异的结合能力，使得CC-Link总线通信协议有着广泛的应用前景。当然，其他实施方式中，还可以选取为例如PROFIBUS，PROFINET，EtherCAT等类型的总线通信协议，并不影响本发明的实施。

协议解析模块10可以进行总线通信协议的解析以及封装，例如在图2的实施方式中，便是采用的CC-Link总线通信协议。采用CC-Link总线通信协议时，物理层通讯接口可以为RS485接口，或者称为RS485收发器，具体的型号也可以根据实际需要进行设定和选取，例如可以采用ISO1176作为物理层的RS485收发器，实现总线数据收发。

协议解析模块10的具体类型也可以根据实际需要进行设定和选取，例如，在图2的具体实施方式中，协议解析模块10为netX52协议解析模块。netX52协议解析模块可以包括netX52协议芯片以及与netX52协议芯片连接的FLASH。netX52协议芯片与FLASH的连接接口的形式也可以有多种，例如图2中为QSPI接口。FLASH可以用来存储总线通信协议的协议栈，例如存储CC-Link的协议栈。FLASH中存储的CC-Link的协议栈可以通过协议解析模块10的USB接口进行下载，此外，还可以通过USB接口进行协议解析模块10的故障诊断以及与上位机的连接状态的诊断。

该种实施方式中协议解析模块10采用netX52协议解析模块，是考虑到netX52能支持目前绝大多数的主流通信协议，且具有不错的可靠性。

此外需要说明的是，在实际应用中，通讯卡上电之后，通常是由控制器20来实现初始化，即控制器20对控制器20自身进行初始化，并且对协议解析模块10进行初始化配置以及应用层协议解析。其中，控制器20对控制器20自身进行初始化时，主要是进行时钟，与变频器连接的接口，控制器20与协议解析模块10连接的接口的初始化。控制器20对协议解析模块10进行初始化配置，主要是完成对协议解析模块10的驱动函数的初始化配置，使得控制器20与协议解析模块10之间的数据收发接口可以正常通信。

初始化完成之后，上位机便可以通过协议解析模块10与控制器20通信连接。

在具体执行通信时，由协议解析模块10接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析，协议解析模块10对上位机发送的命令进行解析，指的是数据链路层的协议解析。

控制器20则可以读取协议解析模块10解析出的命令并进行分析，控制器20进行分析，指的是在应用层对命令进行分析。通常，控制器20可以周期性地从协议解析模块10中读取命令数据。

控制器20的具体类型也可以根据实际需要进行设定和调整，例如，在本发明的一种具体实施方式中，控制器20为基于ARM Cortex-M4内核的MCU(微控制单元，MicroController Unit)。图2中的具体型号为STM32F407VE。ARM Cortex-M4具有低能耗，高性能，支持浮点、并行计算等优点，并且，当采用基于ARM Cortex-M4内核的MCU以及netX52协议解析模块的方案时，实际应用中验证了具有较高的可靠性，也便于进行后续的开发。

此外，控制器20与协议解析模块10连接的接口形式也可以根据实际需要进行设定，例如在图2的实施方式中，采用并行传输，16位A/D复用的接口形式，此处描述的A即地址Address，D即数据Data。

控制器20在应用层对协议解析模块10解析出的命令进行分析之后，当分析出协议解析模块10解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，便会按照预设的目标协议将协议解析模块10解析出的命令进行封装并发送至变频器，以使变频器根据接收到的命令执行相应的操作。即，将需要由变频器处理的命令向变频器发送，通常是向变频器的DSP进行发送。当然，实际应用中，哪些命令是与变频器应用相关联的命令，而哪些命令是不与变频器应用相关联的命令，可以预先进行设定，当然，也可以根据实际情况进行适应性的调整。

预设的目标协议可以根据实际需要进行设定和调整，例如变频器通常具有SPI接口，则控制器20可以通过SPI(串行外设接口，Serial Peripheral Interface)接口与变频器通信连接，进而目标协议可以选取为基于SPI接口的公司自定义协议，当然，目标协议也可以选取为基于SPI接口的常规通用的协议。

变频器的反馈数据也可以通过本申请的通讯卡上传至上位机。具体的，控制器20可以读取变频器发送的待上传数据，例如控制器20通过SPI接口读取变频器的DSP中的反馈数据，也即变频器发送的待上传数据，将该待上传数据发送给协议解析模块10进行封装，协议解析模块10便可以按照总线通信协议的要求，将封装后的数据发送至上位机。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，控制器20还可以用于：

读取协议解析模块10解析出的命令并进行分析，当分析出协议解析模块10解析出的命令不为与变频器应用相关联的命令时，生成针对该命令的待上传数据并通过协议解析模块10发送至上位机。

该种实施方式中，考虑到针对那些无需由变频器处理的命令，可以直接由控制器20进行反馈，即控制器20分析出协议解析模块10解析出的命令不为与变频器应用相关联的命令时，可以由控制器20来处理这些命令。例如上位机发送的一些查询产品信息的命令，控制器20可以直接根据其存储的信息进行反馈，则控制器20可以生成针对该命令的待上传数据并通过协议解析模块10发送至上位机，这样使得部分命令无需经过转换为目标协议并发送至变频器的这一过程，也就有利于提高整体的通讯效率，降低变频器的工作负担。

应用本发明实施例所提供的技术方案，协议解析模块10可以接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析，相应的，也可以将控制器20发送的待上传数据按照总线通信协议进行封装后发送至上位机，即协议解析模块10可以通过预设的总线通信协议与上位机之间实现通信。而控制器20可以按照预设的目标协议将协议解析模块10解析出的命令进行封装并发送至变频器，相应的，也可以读取变频器发送的待上传数据并通过协议解析模块10发送至上位机。因此，通过本申请的通讯卡，可以方便有效地实现上位机与变频器之间的通信连接，也无需修改上位机或者变频器的接口。此外，控制器20读取协议解析模块10解析出的命令并进行分析，当分析出协议解析模块10解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，才会将协议解析模块10解析出的命令进行封装并发送至变频器，而不是将全部命令都发送至变频器，使得部分命令无需经过转换为目标协议并发送至变频器的这一过程，也就有利于提高整体的通讯效率。

相应于上面的通讯卡的实施例，本发明实施例还提供了一种通讯方法，可与上文相互对应参照。

可参阅图3，为本发明中一种通讯方法的实施流程图，可以应用于上述任一实施例中的通讯卡中，可以包括：

步骤S301：协议解析模块接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析；

步骤S302：控制器读取协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出协议解析模块解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，按照预设的目标协议将协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至变频器，以使变频器根据接收到的命令执行相应的操作；

步骤S303：控制器读取变频器发送的待上传数据；

步骤S304：协议解析模块将控制器发送的待上传数据按照总线通信协议进行封装后发送至上位机。

在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：

控制器读取协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出协议解析模块解析出的命令不为与变频器应用相关联的命令时，生成针对该命令的待上传数据并通过协议解析模块发送至上位机。

在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：

上位机在与变频器的通信过程中，未接收到通讯卡上传的数据，且持续时长超过预设的第一时长时，上位机终止本次通信过程。

该种实施方式中，考虑到上位机可以与变频器之间进行循环通信，但是在通信过程中，可能会出现短暂的通信异常，例如丢帧等情况，也可能会存在长时间的通信异常情况，则上位机在与变频器的通信过程中，该种实施方式中，上位机在未接收到通讯卡上传的数据，且持续时长超过预设的第一时长时，上位机会终止本次通信过程。

可以理解的是，上位机如果暂时性的未接收到通讯卡上传的数据，但是，在第一时长内可以接收到通讯卡上传的数据，则可以继续本次通信过程。并且需要指出的是，当上位机在与变频器的通信过程中，未接收到通讯卡上传的数据时，在第一时长的过程中，可以设置为持续等待，也可以设置为主动地按照周期发送询问命令，例如设置为发送10次之后均未收到反馈时，则可以终止本次通信过程，即该场合中第一时长便设置为10次询问命令的周期。当然，其他场合中，第一时长的具体取值也均可以根据实际情况进行设定和调整。

进一步地，在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：

上位机在终止本次通信过程之后，按照预设的测试周期向通讯卡发送测试命令，当接收到通讯卡发送的针对测试命令的反馈数据时，重启与变频器的通信过程。

在实际应用中，上位机在终止了与变频器的通信过程之后，变频器后续可能可以恢复与上位机的正常通讯，例如重启了变频器等原因导致通信可以恢复正常，则为了能够重启上位机与变频器之间的通信，该种实施方式中，经过第一时长，上位机在终止了本次通信过程之后，上位机可以按照预设的测试周期向通讯卡发送测试命令，当接收到通讯卡发送的针对测试命令的反馈数据时，便可以重启与变频器的通信过程。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的通讯方法而言，由于其与实施例公开的通讯卡相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见通讯卡部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种通讯卡，其特征在于，包括：

协议解析模块，用于接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析；将控制器发送的待上传数据按照所述总线通信协议进行封装后发送至所述上位机；

所述控制器，用于读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，按照预设的目标协议将所述协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至所述变频器，以使所述变频器根据接收到的命令执行相应的操作；读取所述变频器发送的待上传数据并通过所述协议解析模块发送至所述上位机；

所述协议解析模块还设置有USB接口，用于进行所述协议解析模块的故障诊断以及与上位机的连接状态的诊断；

所述协议解析模块为netX52协议解析模块。

2.根据权利要求1所述的通讯卡，其特征在于，所述控制器还用于：

读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令不为与变频器应用相关联的命令时，生成针对该命令的待上传数据并通过所述协议解析模块发送至所述上位机。

3.根据权利要求1所述的通讯卡，其特征在于，所述控制器为基于ARM Cortex-M4内核的MCU。

4.根据权利要求1至3任一项所述的通讯卡，其特征在于，所述总线通信协议为CC-Link总线通信协议。

5.根据权利要求1所述的通讯卡，其特征在于，所述控制器通过SPI接口与所述变频器通信连接。

6.一种通讯方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的通讯卡中，包括：

协议解析模块接收上位机按照预设的总线通信协议发送的命令并进行解析；

控制器读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令为与变频器应用相关联的命令时，按照预设的目标协议将所述协议解析模块解析出的命令进行封装并发送至所述变频器，以使所述变频器根据接收到的命令执行相应的操作；

所述控制器读取所述变频器发送的待上传数据；

所述协议解析模块将所述控制器发送的待上传数据按照所述总线通信协议进行封装后发送至所述上位机；

所述协议解析模块还设置有USB接口，用于进行所述协议解析模块的故障诊断以及与上位机的连接状态的诊断；

所述协议解析模块为netX52协议解析模块。

7.根据权利要求6所述的通讯方法，其特征在于，还包括：

所述控制器读取所述协议解析模块解析出的命令并进行分析，当分析出所述协议解析模块解析出的命令不为与变频器应用相关联的命令时，生成针对该命令的待上传数据并通过所述协议解析模块发送至所述上位机。

8.根据权利要求6所述的通讯方法，其特征在于，还包括：

所述上位机在与所述变频器的通信过程中，未接收到所述通讯卡上传的数据，且持续时长超过预设的第一时长时，所述上位机终止本次通信过程。

9.根据权利要求8所述的通讯方法，其特征在于，还包括：

所述上位机在终止本次通信过程之后，按照预设的测试周期向所述通讯卡发送测试命令，当接收到所述通讯卡发送的针对所述测试命令的反馈数据时，重启与所述变频器的通信过程。

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