CN112087461A - Modbus/tcp协议的数据在tsn网络中流转的系统、方法、装置及设备 - Google Patents

Modbus/tcp协议的数据在tsn网络中流转的系统、方法、装置及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN112087461A
CN112087461A CN202010956308.9A CN202010956308A CN112087461A CN 112087461 A CN112087461 A CN 112087461A CN 202010956308 A CN202010956308 A CN 202010956308A CN 112087461 A CN112087461 A CN 112087461A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tsn
data
data packet
modbus
tcp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010956308.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112087461B (zh
Inventor
郑忠斌
徐东
黄海艇
刘典勇
杨俊�
徐盼
徐如�
郭从建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Hi Tech Control System Co ltd
Industrial Internet Innovation Center Shanghai Co ltd
Original Assignee
Shanghai Hi Tech Control System Co ltd
Industrial Internet Innovation Center Shanghai Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Hi Tech Control System Co ltd, Industrial Internet Innovation Center Shanghai Co ltd filed Critical Shanghai Hi Tech Control System Co ltd
Priority to CN202010956308.9A priority Critical patent/CN112087461B/zh
Publication of CN112087461A publication Critical patent/CN112087461A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112087461B publication Critical patent/CN112087461B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/80—Responding to QoS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明涉及工业网络领域，提供了一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法、装置、系统及电子设备。本发明实施例在侦测到上行的数据包时，对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，将所述数据包转换为TSN数据包；根据从所述TSN数据包中获取的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转；在侦测到下行的数据包时，将所述数据包中的TSN协议帧的数据内容剔除，将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包；将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包发送到MODBUS/TCP端点设备。本发明实施例实现了MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络的流转并实现数据在TSN网络中的优先级控制。

Description

MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统、方法、装置 及设备
技术领域
本发明涉及工业网络领域，尤其涉及一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统、方法、装置及电子设备。
背景技术
时间敏感型网络(Time Sensitive Network，TSN)是目前国际产业界正在积极推动的全新工业通信技术。时间敏感型网络允许周期性与非周期性数据在同一网络中传输，使得标准以太网具有确定性传输的优势。TSN为满足时间敏感型应用的需求、实现网络设计灵活性，以及规划由工业4.0和工业物联网(Industrial Internet of Things，IioT)带来的未来提供实用的选择。
基于TSN网络的应用数据流可以有多样化的组合形式，在不同的设备上对外的接口有不同的协议支持，比如Modbus/TCP、Profnet、Profibus等等。其中Modbus/TCP是工业现场最为通用的一种通讯协议，在大量的终端设备中被应用。但是，发明人发现，Modbus/TCP协议不具备时间敏感特性，与TSN网络存在不兼容问题，因此，MODBUS/TCP格式的数据在TSN网络不能流转。此外，TSN网络有服务等级(class of service,CoS)的概念并且可以提供多种数据的传输通道，如果不同场景的数据流在TSN网络中没有进行优先级控制，则会按照默认的服务等级和传输通道进行传输，给个性化的数据传输带来不便。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统、方法、装置及电子设备，可以实现MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络的流转并实现数据在TSN网络中的优先级控制。
为了解决上述问题，本发明提出一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法，所述方法包括：
侦测到上行的数据包时，对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，将所述数据包转换为TSN数据包；
根据对所述数据包解析得到的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转；
侦测到下行的数据包时，将所述数据包中的TSN协议帧的数据内容剔除，将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包；
将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包发送到MODBUS/TCP端点设备。
本发明实施例通过格式转换，实现了MODBUS/TCP格式的数据在TSN网络的流转，并根据预先设置的优先级字段及VLAN字段数据，实现不同场景的数据流在TSN网络中的优先级控制。
可选地，所述标准MODBUS/TCP格式包括：报文头、功能码、数据和校验，其中，所述报文头包括事务处理标识符、协议标识符、长度、单元标识符以及IEEE 802.1Q标签的TCI属性，所述TCI属性包括优先级字段和Vlan字段。
本发明实施例通过在所述MODBUS/TCP格式的数据的报文头中添加所述TCI属性，使得MODBUS/TCP端点设备的用户个性化设置数据传输的优先级，提高用户的体验。
可选地，所述对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，将所述数据包转换为TSN数据包，包括：
从接收到的数据包中读取TCI属性字段中的优先级字段及VLAN字段数据，并将所述数据包的报文头剔除；
对所述数据包进行数据适配映射，添加TSN协议帧的数据内容，转换成TSN网络适配的报文结构，生成TSN数据包。
可选地，所述根据从所述TSN数据包中获取的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转，包括：
根据所述优先级字段及VLAN字段数据，建立优先传输通道；
将所述TSN数据帧发送至所述优先传输通道。
可选地，该方法还包括：
执行数据转发机制的初始化设置。
为了解决上述问题，本发明还提出一种MODBUS/TCP工业总线与时间敏感网络适配的系统，所述系统包括：
MODBUS/TCP端点设备、TSN网桥以及TSN网络；
其中，所述MODBUS/TCP端点设备向TSN网桥发送标准MODBUS/TCP格式的数据包，其中，所述标准MODBUS/TCP格式的数据包包括IEEE 802.1Q标签的TCI属性，所述TCI属性包括优先级字段和Vlan字段；
所述TSN网桥读取所述标准MODBUS/TCP格式的数据包中的TCI属性，得到所述优先级字段及VLAN字段数据，并在配入TSN网络时，将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包的报文结构转换成TSN网络中适配的报文结构后，根据所述优先级字段及VLAN字段数据发送到TSN网络进行流转；
所述TSN网桥接收到TSN网络流转过来的数据包时，将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包后，发送到MODBUS/TCP端点设备。
本发明实施例通过格式转换，实现了MODBUS/TCP格式的数据在TSN网络的流转，并根据预先设置的优先级字段及VLAN字段数据，实现数据在TSN网络中的优先级控制。
可选地，所述标准MODBUS/TCP格式包括：报文头、功能码、数据和校验，其中，所述报文头包括事务处理标识符、协议标识符、长度、单元标识符以及IEEE 802.1Q标签的TCI属性，所述TCI属性包括优先级字段和Vlan字段。
本发明实施例通过在所述MODBUS/TCP格式的数据的报文头中添加所述TCI属性，使得MODBUS/TCP端点设备的用户个性化设置数据传输的优先级，提高用户的体验。
可选地，所述TSN网桥通过下述方法将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包的报文结构转换成TSN网络中适配的报文结构：
从接收到的数据包中读取所述TCI属性字段中的优先级字段及VLAN字段数据，并将所述数据包的报文头剔除；
对所述数据包进行数据适配映射，添加TSN协议帧的数据内容，转换成TSN网络适配的报文结构，生成TSN数据包。
可选地，所述TSN网桥通过下述方法发送到TSN网络进行流转：
根据所述优先级字段及VLAN字段数据，建立优先传输通道；
将所述TSN数据帧发送至所述优先传输通道。
一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法。
本发明实施例通过格式转换，实现了MODBUS/TCP格式的数据在TSN网络的流转，并根据预先设置的优先级字段及VLAN字段数据，实现数据在TSN网络中的优先级控制。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施例的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统架构图。
图2是本发明实施例中普通MODBUS/TCP格式的报文结构示意图。
图3是本发明实施例中标准MODBUS/TCP格式的报文结构示意图。
图4是本发明实施例中TSN网络中适配的报文结构示意图。
图5是本发明第二实施例的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法的实施流程图。
图6是本发明第二实施例的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法中其中一个步骤的详细实施流程图。
图7是本发明第二实施例MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法中另外一个步骤的详细实施流程图。
图8是本发明第三实施例MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置的功能模块示意图。
图9是本发明第四实施例实现本发明MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明实施方式涉及一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN(timesensitivenetwork,时间敏感型网络)网络中流转的系统、方法、装置及电子设备。本发明核心在于利用TSN网桥实现MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络的流转并实现数据在TSN网络中的优先级控制。下面对本实施方式的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统及方法实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
实施例一：
本发明第一实施例提供一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统。参阅图1所示，本发明第一实施例的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统包括MODBUS/TCP端点设备1、TSN网桥2以及TSN网络3。
所述MODBUS/TCP端点设备1包括支持MODBUS/TCP协议的嵌入式设备、PC、交换机等。所述MODBUS/TCP协议是运行在TCP/IP上的Modbus报文传输协议，通过此协议，MODBUS/TCP端点设备1相互之间通过以太网进行通信。
本发明实施例中，当所述MODBUS/TCP端点设备1之间需要通过TSN网络3进行通信时，利用TSN网桥2将上行数据从标准MODBUS/TCP格式的报文结构转换成TSN格式的报文结构在TSN网络3中进行流转，以及将下行数据从TSN格式的报文结构转换为标准MODBUS/TCP格式的报文结构，发送给目的端MODBUS/TCP端点设备1。
如图2所示，普通的MODBUS/TCP格式的报文结构包括报文头、功能码、数据和校验4部分。其中，报文头，即Modbus Application Protocol或者Modbus应用协议，分4个域，共7个字节，它们分别是事务处理标识符(2字节)，用于标志某个MODBUS询问/应答的传输；协议标识符(2个字节)，值取0或者1，0表示MODBUS协议，1表示UNI-TE协议；长度(2个字节)，表示后续字节数；单元标识符(1字节)，表示目的设备。进一步地，所述功能码(1个字节)，表示该报文要实现的功能；所述数据包括要传输的数据；以及所述校验字段(2字节)，用于校验该报文否发生差错。
优选地，参阅图3所示，本发明实施例在所述普通的MODBUS/TCP格式中加入IEEE802.1Q标签的TCI(Tag Control Information标签控制信息)属性，生成所述标准MODBUS/TCP格式的数据。
其中，IEEE 802.1Q属于互联网下IEEE 802.1的标准规范，允许多个网桥(Bridge)在信息不被外泄的情况下公开的共享同一个实体网上。IEEE802.Q定义一个关于VLAN连接介质访问控制层和IEEE 802.1D生成树协议的具体概念模型。这个模型允许各个独立的VLAN与以太网交换机的数据链路层或路由器互相连接。
本发明实施例中，所述IEEE 802.1Q标签包含TPID(Tag Protocol Identifier，标签协议标识)字段和TCI(Tag Control Information标签控制信息)字段。其中，TCI包括了1bit的MODBUS/TCP映射后的优先级字段PCP，取值为0～7；1bit的CFI表示是否为规范格式；12bit的VLAN字段指明VLAN的ID，包括4096个VLAN域。
具体地，本发明实施例中，在MODBUS/TCP端点设备1生成MODBUS/TCP数据包时，可以允许用户通过所述TCI属性设置PCP值和VLAN ID实现以下目的：一是指定MODBUS/TCP数据包的优先级，便于TSN网络3对优先级高的MODBUS/TCP数据包进行优先转发；二是指定MODBUS/TCP数据包所属的VLAN，从而确保属于不同VLAN的MODBUS/TCP数据包彼此隔离。所述TSN网桥2用于提供时间同步、低延迟、低抖动和流带宽保证。本发明实施例中，所述TSN网桥2接收源MODBUS/TCP端点设备1发送的数据包，并转换为TSN网络3适配的报文结构，使得所述数据包在TSN网络3流转，及将TSN网络3流转过来的数据包去除掉标准以太网标记，转换标准MODBUS/TCP格式，发送给目标MODBUS/TCP端点设备1。
详细地，本发明实施例中，所述TSN网桥2通过初始化设置后可以读取所述MODBUS/TCP端点设备1发送的标准MODBUS/TCP格式的数据包中的TCI属性，得到优先级字段及VLAN字段数据，并在配入TSN网络3时，通过映射算法将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包的报文结构转换成如图4所示的TSN网络中适配的报文结构。
其中，所述映射算法是指按照预先配置的参数映射模型的取数规则对经过归一化处理的输入数据进行取数，以映射出与输入数据对应的输出数据。本发明实施例通过所述映射算法将所述TCI属性进行映射，转换成VLAN标准下的优先级PCP，并置于VLAN字节中，并将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包的报文结构转换成如图4所示的TSN网络中适配的报文结构。
根据上述实施例，本发明利用TSN网桥进行协议转换，实现MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络的流转，并根据预先设置的优先级字段及VLAN字段数据，建立优先传输通道，实现数据在TSN网络中的优先级控制。
实施例二：
本发明第二实施例进一步提供一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法。本发明第二实施例中所述MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法应用于电子设备中。所述电子设备是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。
优选地，本发明实施例中，所述电子设备为TSN网桥2。
如图5所示，是本发明第二实施例的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法的实施流程图。根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。具体地，本发明实施例中所述MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法包括如下步骤：
S1、执行数据转发机制的初始化设置。
本发明实施例中，所述数据转发机制即如何使所述TSN网桥2将接收到的源MODBUS/TCP端点设备1发送的数据包转换为TSN网络3适配的报文结构，使得所述数据包在TSN网络3流转，及将TSN网络3流转过来的数据包去除掉标准以太网标记，转换标准MODBUS/TCP格式，发送给目标MODBUS/TCP端点设备1。
所述数据转发机制的详细内容可参阅下述的S3至S7所述。
应该可以理解，所述S1并非本实施例所述MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法中的必要技术特征，在TSN网桥2执行数据转发机制的初始化设置以后，以后每次执行将MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转时，步骤S1可以不再执行。
S2、实时侦测，判断是否接收到待转发的数据包，并重复此步骤，直到接收到待转发的数据包。
S3、判断所述数据包是上行数据还是下行数据。
其中，所述上行数据是指从源MODBUS/TCP端点设备1向TSN网络3发送的数据包，所述下行数据是指所述TSN网络3向目的端MODBUS/TCP端点设备1发送的数据包。
在所述数据包是上行数据时，执行下述的S4及S5。
S4、对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，以将所述数据包转换为TSN数据包。
本发明实施例中，所述数据包为标准MODBUS/TCP格式。参阅图3所示，所述标准MODBUS/TCP格式包括报文头、功能码、数据和校验4部分。其中，所述报文头，即ModbusApplication Protocol或者Modbus应用协议，分5个域，分别是事务处理标识符，用于标志某个MODBUS询问/应答的传输；协议标识符，用于标识协议类型，值取0或者1，0表示MODBUS协议，1表示UNI-TE协议；长度，表示后续字节数；单元标识符，表示目的设备；IEEE 802.1Q标签的TCI属性，包括TPID(Tag Protocol Identifier,标签协议标识)字段和TCI(TagControl Information标签控制信息)字段。其中，TCI代表标签控制信息，包括了1bit的MODBUS/TCP映射后的优先级字段PCP，取值为0～7；1bit的CFI表示是否为规范格式；12bit的VLAN字段指明VLAN的ID，包括4096个VLAN域。进一步地，所述功能码，表示该报文要实现的功能；所述数据包括要传输的数据帧；以及所述校验字段，用于校验该报文否发生差错。
详细地，参阅图6所示，所述S4的具体实施手段包括：
S40、从接收到的数据包中读取TCI属性字段中的优先级字段及VLAN字段数据，并将所述数据包的报文头剔除。
参阅上述的图3所示，所述数据包的报文头包括事务处理标识符、协议标识符、长度、单元标识符以及IEEE 802.1Q标签的TCI属性。
S41、对所述数据包进行数据适配映射，转换成TSN网络适配的报文结构，生成TSN数据包。
本发明实施例通过映射算法对所述数据包进行数据适配映射，将所述TCI属性的报文转换成如图4所示的TSN网络中适配的报文结构。
其中，所述映射算法是指按照预先配置的参数映射模型的取数规则对经过归一化处理的输入数据进行取数，以映射出与输入数据对应的输出数据。本发明实施例通过所述映射算法将所述TCI属性进行映射，转换成VLAN标准下的优先级PCP，并置于VLAN字节中，转换为TSN网络中适配的报文结构，得到所述TSN数据包。
S5、根据对所述数据包解析得到的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转。
详细地，参阅图7所示，所述S5的具体实施手段包括：
S50、根据优先级字段及VLAN字段数据，建立优先传输通道。
具体地，本发明实施例对所述TSN数据包进行转发时，先读取数据包中的PCP优先级字段数值，判断其优先级别；优先级字段的数值越大，表示其转发的优先级越高；对于高优先级的TSN数据包，通过数据包的目的MAC和VLAN ID来确定唯一的的物理路径及传输所需要的时间窗口，并通过帧抢占、流带宽、固定数据速率、调节数据速率等方式为该数据传送保留通道资源。
S51、将所述TSN数据帧发送至所述优先传输通道。
进一步地，本发明实施例通过门控状态表将高低优先级流量在定义的传输周期内依次进行调度。
进一步地，在所述数据包是下行数据时，执行下述的S6及S7。
S6、将所述数据包中的TSN协议帧的数据内容剔除，以将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包。
具体地，对于下行数据，即上述S5中通过TSN网络流转的TSN数据包，本发明实施例对所述数据包进行解构，将TSN标签信息剔除，从而还原为标准的MODBUS/TCP数据包。
S7、将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包发送到MODBUS/TCP端点设备。
具体地，所述标准MODBUS/TCP格式的数据包由TSN网桥发送到与其直接相连的目的MODBUS/TCP端点设备以便识别和响应。
本发明实施例通过协议转换，实现了MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络的流转，并根据预先设置的优先级字段及VLAN字段数据，实现数据在TSN网络中的优先级控制。
实施例三：
本发明第三实施例进一步提供一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置。参阅图8所示，是本发明实施例中MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置的模块示意图。
本发明所述MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置100可以安装于电子设备中，如TSN网桥2。根据实现的功能，所述MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置100可以包括上行数据处理模块101及下行数据处理模块102。本发所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
所述上行数据处理模块101，用于侦测到上行的数据包时，对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，将所述数据包转换为TSN数据包，根据对所述数据包解析得到的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转；
所述下行数据处理模块102，用于侦测到下行的数据包时，将所述数据包中的TSN协议帧的数据内容剔除，将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包，将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包发送到MODBUS/TCP端点设备。
本发明实施例所提供的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置100中的模块能够在使用时同上述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转方法一样，在于利用TSN网桥实现MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络的流转并实现数据在TSN网络中的优先级控制。因此，本申请所提供的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置100中的模块能在具体运行时可以取得上述的方法实施例一样的技术效果。
实施例四：
如图9所示，是本发明第四实施例提供的实现MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法的实施例的电子设备的结构示意图。本发明实施例中，所述电子设备可以是TSN网桥2。
详细地，所述电子设备10可以包括处理器11、存储器12和总线，还可以包括存储在所述存储器12中并可在所述处理器11上运行的计算机程序，例如MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中的流转程序13。
其中，所述存储器12至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如：SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器12在一些实施例中可以是电子设备10的内部存储单元，例如该电子设备10的移动硬盘。所述存储器12在另一些实施例中也可以是电子设备10的外部存储设备，例如电子设备10上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器12还可以既包括电子设备10的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器12不仅可以用于存储安装于电子设备10的应用软件及各类数据，例如MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中的流转程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器11在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器11是所述电子设备10的控制核心(Control Unit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备10的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器12内的程序或者模块，以及调用存储在所述存储器12内的数据，以执行电子设备10的各种功能和处理数据。
所述总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器12以及至少一个处理器11等之间的连接通信。
图9仅示出了具有部件11-12的电子设备10，本领域技术人员可以理解的是，图9示出的结构并不构成对所述电子设备10的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备10还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器11逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备10还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
进一步地，所述电子设备10还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该电子设备10与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该电子设备10还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器(Display)、输入单元(比如键盘(Keyboard))，可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备10中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备10中的所述存储器12存储的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中的流转程序13是多个指令的组合，在所述处理器11中运行时，可以实现图5至图7对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备10集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法，其特征在于，所述方法包括：
侦测到上行的数据包时，对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，将所述数据包转换为TSN数据包；
根据对所述数据包解析得到的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转；
侦测到下行的数据包时，将所述数据包中的TSN协议帧的数据内容剔除，将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包；
将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包发送到MODBUS/TCP端点设备。
2.如权利要求1所述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法，其特征在于，所述标准MODBUS/TCP格式包括：报文头、功能码、数据和校验，其中，所述报文头包括事务处理标识符、协议标识符、长度、单元标识符以及IEEE 802.1Q标签的TCI属性，所述TCI属性包括所述优先级字段和Vlan字段。
3.如权利要求2所述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法，其特征在于，所述对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，将所述数据包转换为TSN数据包，包括：
从接收到的数据包中读取TCI属性字段中的优先级字段及VLAN字段数据，并将所述数据包的报文头剔除；
对所述数据包进行数据适配映射，添加TSN协议帧的数据内容，转换成TSN网络适配的报文结构，生成TSN数据包。
4.如权利要求3所述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法，其特征在于，所述根据从所述TSN数据包中获取的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转，包括：
根据所述优先级字段及VLAN字段数据，建立优先传输通道；
将所述TSN数据帧发送至所述优先传输通道。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法，其特征在于，该方法还包括：
执行数据转发机制的初始化设置。
6.一种MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转装置，其特征在于，所述装置包括：
上行数据处理模块，用于侦测到上行的数据包时，对所述数据包进行解析，将所述数据包添加TSN协议帧的数据内容，将所述数据包转换为TSN数据包，根据对所述数据包解析得到的优先级字段和Vlan字段，将所述TSN数据包在TSN网络中流转；
下行数据处理模块，用于侦测到下行的数据包时，将所述数据包中的TSN协议帧的数据内容剔除，将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包，将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包发送到MODBUS/TCP端点设备。
7.一种MODBUS/TCP工业总线与时间敏感网络适配的系统，其特征在于，所述系统包括：
MODBUS/TCP端点设备、TSN网桥以及TSN网络；
其中，所述MODBUS/TCP端点设备向TSN网桥发送标准MODBUS/TCP格式的数据包，其中，所述标准MODBUS/TCP格式的数据包包括IEEE 802.1Q标签的TCI属性，所述TCI属性包括优先级字段和Vlan字段；
所述TSN网桥读取所述标准MODBUS/TCP格式的数据包中的TCI属性，得到所述优先级字段及VLAN字段数据，并在配入TSN网络时，将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包的报文结构转换成TSN网络中适配的报文结构后，根据所述优先级字段及VLAN字段数据发送到TSN网络进行流转；
所述TSN网桥接收到TSN网络流转过来的数据包时，将所述数据包转换标准MODBUS/TCP格式的数据包后，发送到MODBUS/TCP端点设备。
8.如权利要求7所述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的系统，其特征在于，所述标准MODBUS/TCP格式包括：报文头、功能码、数据和校验，其中，所述报文头包括事务处理标识符、协议标识符、长度、单元标识符以及IEEE 802.1Q标签的TCI属性，所述TCI属性包括所述优先级字段和Vlan字段。
9.如权利有求8所述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法，其特征在于，所述TSN网桥通过下述方法将所述标准MODBUS/TCP格式的数据包的报文结构转换成TSN网络中适配的报文结构：
从接收到的数据包中读取所述TCI属性字段中的优先级字段及VLAN字段数据，并将所述数据包的报文头剔除；
对所述数据包进行数据适配映射，添加TSN协议帧的数据内容，转换成TSN网络适配的报文结构，生成TSN数据包。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至5中任一项所述的MODBUS/TCP协议的数据在TSN网络中流转的方法。
CN202010956308.9A 2020-09-11 2020-09-11 Modbus/tcp协议的数据在tsn网络中流转的系统、方法、装置及设备 Active CN112087461B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010956308.9A CN112087461B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 Modbus/tcp协议的数据在tsn网络中流转的系统、方法、装置及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010956308.9A CN112087461B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 Modbus/tcp协议的数据在tsn网络中流转的系统、方法、装置及设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112087461A true CN112087461A (zh) 2020-12-15
CN112087461B CN112087461B (zh) 2022-12-20

Family

ID=73736987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010956308.9A Active CN112087461B (zh) 2020-09-11 2020-09-11 Modbus/tcp协议的数据在tsn网络中流转的系统、方法、装置及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112087461B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113079133A (zh) * 2021-03-16 2021-07-06 深圳市盛博科技嵌入式计算机有限公司 一种网关的数据传输方法和网关设备
CN113242109A (zh) * 2021-04-14 2021-08-10 中国信息通信研究院 用于校验报文数据的方法、装置和设备
CN113259244A (zh) * 2021-05-27 2021-08-13 中国人民解放军国防科技大学 一种用于时间敏感网络的流量映射方法
CN114338831A (zh) * 2021-12-02 2022-04-12 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种网关通信方法、通信设备和存储介质
CN114697161A (zh) * 2021-12-31 2022-07-01 网络通信与安全紫金山实验室 一种用于时间敏感网络的半实体仿真系统及仿真方法
CN115051887A (zh) * 2022-06-06 2022-09-13 国汽智控(北京)科技有限公司 数据转换方法、接口转换设备以及车辆
CN115665273A (zh) * 2022-10-17 2023-01-31 重庆邮电大学 一种autbus与时间敏感网络的协议转换方法
WO2023030336A1 (zh) * 2021-09-01 2023-03-09 中兴通讯股份有限公司 数据传输方法、tsn节点和计算机可读存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100165878A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Schneider Automation Inc. Communication Module with Network Isolation and Communication Filter
CN104506516A (zh) * 2014-12-19 2015-04-08 平顶山中选自控系统有限公司 一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法
US20190253339A1 (en) * 2016-07-19 2019-08-15 Schneider Electric Industries Sas Time-Sensitive Software Defined Networking
CN110582732A (zh) * 2017-05-01 2019-12-17 费希尔-罗斯蒙特系统公司 开放式架构工业控制系统
CN111224931A (zh) * 2019-10-11 2020-06-02 工业互联网创新中心（上海）有限公司 一种工业隔离通信系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100165878A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Schneider Automation Inc. Communication Module with Network Isolation and Communication Filter
CN104506516A (zh) * 2014-12-19 2015-04-08 平顶山中选自控系统有限公司 一种Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP通信协议转换的网关及其实现方法
US20190253339A1 (en) * 2016-07-19 2019-08-15 Schneider Electric Industries Sas Time-Sensitive Software Defined Networking
CN110582732A (zh) * 2017-05-01 2019-12-17 费希尔-罗斯蒙特系统公司 开放式架构工业控制系统
CN111224931A (zh) * 2019-10-11 2020-06-02 工业互联网创新中心（上海）有限公司 一种工业隔离通信系统及方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VOLKER E.GOLLER: "TSN网络示例", 《中国电子商情(基础电子)》 *
朱瑾瑜等: "时间敏感网络技术在工业互联网领域应用必要性分析", 《电信科学》 *
苗涛等: "工业恶意软件的防范与治理", 《智能建筑与智慧城市》 *
郇利民等: "隧道掘进机控制系统简析", 《科技创新导报》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113079133A (zh) * 2021-03-16 2021-07-06 深圳市盛博科技嵌入式计算机有限公司 一种网关的数据传输方法和网关设备
CN113242109A (zh) * 2021-04-14 2021-08-10 中国信息通信研究院 用于校验报文数据的方法、装置和设备
CN113242109B (zh) * 2021-04-14 2022-05-27 中国信息通信研究院 用于校验报文数据的方法、装置和设备
CN113259244A (zh) * 2021-05-27 2021-08-13 中国人民解放军国防科技大学 一种用于时间敏感网络的流量映射方法
CN113259244B (zh) * 2021-05-27 2021-10-08 中国人民解放军国防科技大学 一种用于时间敏感网络的流量映射方法
WO2023030336A1 (zh) * 2021-09-01 2023-03-09 中兴通讯股份有限公司 数据传输方法、tsn节点和计算机可读存储介质
CN114338831A (zh) * 2021-12-02 2022-04-12 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种网关通信方法、通信设备和存储介质
CN114697161A (zh) * 2021-12-31 2022-07-01 网络通信与安全紫金山实验室 一种用于时间敏感网络的半实体仿真系统及仿真方法
CN114697161B (zh) * 2021-12-31 2023-10-13 网络通信与安全紫金山实验室 一种用于时间敏感网络的半实体仿真系统及仿真方法
CN115051887A (zh) * 2022-06-06 2022-09-13 国汽智控(北京)科技有限公司 数据转换方法、接口转换设备以及车辆
CN115665273A (zh) * 2022-10-17 2023-01-31 重庆邮电大学 一种autbus与时间敏感网络的协议转换方法
CN115665273B (zh) * 2022-10-17 2024-03-12 重庆邮电大学 一种autbus与时间敏感网络的协议转换方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112087461B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112087461B (zh) Modbus/tcp协议的数据在tsn网络中流转的系统、方法、装置及设备
CN110943899B (zh) 一种epa工业总线与时间敏感网络适配系统及方法
US11296807B2 (en) Techniques to operate a time division multiplexing(TDM) media access control (MAC)
US8144706B1 (en) Method and apparatus for managing packets in a packet switched network
KR100425062B1 (ko) 데이터 교환 장치용 내부 통신 프로토콜
CN107920059A (zh) 车辆网络中发送和接收数据的方法及其装置
CN109617995B (zh) 对租户集群vpc内部容器的管理系统、方法及电子设备
CN103607349A (zh) 虚拟网络中确定路由的方法及运营商边缘设备
CN104937896A (zh) 地址解析协议消息的处理方法和转发器、控制器
US8862768B2 (en) Method and system for packetizing data for servicing traffic end-to-end
JP6756070B2 (ja) パケット交換ネットワーク内のネットワークノードにおけるトラフィック管理のための方法およびネットワークノード
CN110856052B (zh) 支持多种粒度的FlexE实现方法、装置及电子设备
CN112769738B (zh) DetNet数据包处理方法及装置
EP3691210B1 (en) Flexible ethernet message forwarding method and apparatus
US20140105020A1 (en) Frame transfer apparatus and frame transfer method
US9235207B2 (en) Method for automatically generating dynamic frame packing groups
CN114490467A (zh) 一种多核网络处理器的报文处理dma系统及方法
US20030169735A1 (en) Method, apparatus and computer program product for performing data packet classification
CN103986714B (zh) 将总线控制网络接入avb网络的代理实现方法及装置
CN109995636A (zh) 混合组网方法、装置、系统、设备及介质
US20080205303A1 (en) Frame transmission apparatus
CN102907046B (zh) 用于处理消息的方法
CN117041370A (zh) 一种通信方法及系统
CN106856454A (zh) 一种报文转发的方法、设备及系统
CN113268446B (zh) 用于多种机载总线接入的信息处理方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant