CN112671758A

CN112671758A - Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置及方法、设备及介质

Info

Publication number: CN112671758A
Application number: CN202011527578.4A
Authority: CN
Inventors: 邵枝晖; 徐泳�
Original assignee: Beijing Neuron Network Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Neuron Network Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2040-12-22
Also published as: CN112671758B

Abstract

本申请提供Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置及方法、设备及介质。所述方法包括：接收来自Modbus设备的Modbus报文；拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存；获得Autbus总线资源时，发送所述Autbus报文到Autbus总线上。本申请实施例使得多个Modbus设备之间可以使用Autbus总线与Modbus总线的协议转换方法及装置进行信息交换，Autbus总线网络中的其它设备可以与Modbus设备进行信息交换。

Description

Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置及方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及高速工业通信系统通信技术领域，具体涉及Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置及方法、设备及介质。

背景技术

新设计的AutBus总线,因为跟其他现有工业总线的基础通信机制不同。在工业领域中，不同总线设备之间进行信息交换不方便。

发明内容

本申请实施例提供了一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换方法，包括：接收来自Modbus设备的Modbus报文；拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存；获得Autbus总线资源时，发送所述Autbus报文到Autbus总线上。

根据一些实施例，所述方法还包括：接收来自于所述Autbus总线上指定时隙的Autbus报文；封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文；发送所述Modbus报文到Modbus设备。

根据一些实施例，所述接收来自Modbus设备的Modbus报文之后，还包括：超过预设时间没有收到所述Modbus报文，判定所述Modbus报文接收完毕；发送结束符到所述Autbus总线。

根据一些实施例，所述发送所述Modbus报文到Modbus设备，包括：接收到结束符后，发送所述Modbus报文到Modbus设备。

根据一些实施例，所述拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存，包括：基于所述Autbus总线单个时隙所能够承载的数据最大长度，拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存。

根据一些实施例，所述封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文，包括：基于所述Autbus报文中的报文头和报文序号，检查所述Autbus报文的连续性以及完整性；基于所述报文序号，封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文。

本申请实施例还提供一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置，用于对Autbus总线网络中的设备与Modbus设备进行信息交换，所述协议转换装置接收来自Modbus设备的Modbus报文，拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存，获得Autbus总线资源时，发送所述Autbus报文到Autbus总线上。

根据一些实施例，所述转换装置还接收来自于所述Autbus总线上指定时隙的Autbus报文，封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文，发送所述Modbus报文到Modbus设备。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器、存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器执行如上所述的方法。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序,其中，当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

本申请实施例提供的技术方案，使得多个Modbus设备之间可以使用Autbus总线与Modbus总线的协议转换方法及装置进行信息交换，Autbus总线网络中的其它设备可以与Modbus设备进行信息交换。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本申请提供的一种Autbus设备与Modbus设备的协议转换系统功能框图。

图2是本申请提供的一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置功能框图。

图3是本申请提供的一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换方法流程示意图之一。

图4是本申请提供的一种Modbus报文拆包封装的示意图。

图5是本申请提供的一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换方法流程示意图之二。

图6是本申请提供的一种Autbus设备只接收指定节点发送的Modbus数据示意图。

图7是本申请提供的一种Modbus报文封装组包的示意图。

图8是本申请提供的一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换方法流程示意图之三。

图9是本申请提供的一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换方法流程示意图之四。

图10是本申请实施例提供的一种电子设备功能组成框图。

具体实施方式

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。

应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

Autbus总线是一种采用两线非桥接媒介，具有多节点、高带宽、时间敏感的工业现场总线，常用于过程控制和离散控制等自动化控制工业现场的实时数据和非实时数据的传输与应用，且兼容ISO/IEC/IEEE8802-3以太网、IPv6等应用。Autbus总线具有高带宽高实时、远距离高可靠性传输等特性，布线和安装简单，且便于网络维护，支持对现有线缆资产的利用。Autbus使用总线方式组网，通过总线预配置或动态申请的方式，提供固定带宽数据服务和支持突发数据的可变带宽数据服务。Autbus总线针对周期性采样数据，突发性的控制、告警以及ISO/IEC/IEEE 8802-3以太网格式的IPv4/IPv6数据均能提供可靠和确定性的承载，且具有高精度时钟同步的功能，能够基于时间触发提供对时间敏感性和非时间敏感性业务提供确定性的数据传输服务。因此，Autbus总线被广泛应用于工业控制、汽车电子、航空、智能城市等领域。

一个Autbus总线系统可支持254个有效节点，其中一个为控制节点、其他为终端用户节点。控制节点负责管理、分配、回收各系统资源，并实时给所有节点推送系统配置、分配通信带宽等。用户节点使用分配获得的带宽资源进行信息交换。

Autbus总线也可称为两线制总线，也称为现场宽带总线、两线制工业控制总线。

Autbus总线系统中的控制节点配置成生成资源调度信息，并将其发送给至少一个从节点。资源调度信息用于指定各节点所使用的固定时隙。

在两线制网络中，最小的时间片单位是时隙(TimeSlot)。64个时隙组成一个帧，256个帧构成一个超帧。

Modbus总线是工业控制器的网络协议中的一种。物理层传输方式：RS485，通讯地址0-247，通讯波特率可设定，通讯介质为屏蔽双绞线，传输方式为主从半双工方式。

协议在一根通讯线上使用应答式连接(半双工)，这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备(从机)，然后，在相反的方向上终端设备发出的应答信号传输给主机。

协议只允许在主计算机和终端设备之间，而不允许独立的设备之间的数据交换，这就不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。

为了进行Autbus设备与Modbus设备的协议转换，能够实现两种设备之间方便的信息交换，本申请提供了转换方法和转换装置。

如图1所示，Modbus设备或者Modbus总线网络要接入Autbus总线，需要通过Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置(即Autbus桥或网关)，转换装置负责对Autbus总线网络中的设备与Modbus设备进行信息交换，转换装置在网络中也是一个Autbus设备(node，节点)。

图2是本申请提供的一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置功能框图，Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置用于对Autbus总线网络中的设备与Modbus设备进行信息交换，对Modbus设备或总线链路层数据进行封装。

在发送Modbus设备的Modbus报文到Autbus总线时，转换装置(Autbus桥)接收来自Modbus设备的Modbus报文并缓存，根据Autbus总线单个时隙所能够承载的数据最大长度，拆包封装Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存，获得Autbus总线资源时，发送Autbus报文到Autbus总线上。

在从Autbus总线接收Modbus设备的Modbus报文时，转换装置接收来自于Autbus总线上指定时隙的Autbus报文，基于Autbus报文中的报文头和报文序号，检查Autbus报文的连续性以及完整性，按照报文序号的顺序，封装组包Autbus报文成为Modbus报文并进行缓存，发送Modbus报文到Modbus设备。

在S110中，转换装置接收来自Modbus设备的Modbus报文。

转换装置通过485接口与Modbus设备连接，通讯速率与Modbus设备的通讯速率一致。转换装置采用统一的帧结构与Modbus设备进行Modbus报文交互，接收来自Modbus设备的Modbus报文。

在S120中，转换装置拆包封装Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存。

Modbus协议对报文长度没有明确约束，而Autbus总线单个TimeSlot最大承载字节数受限，所以需要对Modbus报文进行拆分、缓存，得到Autbus报文，拆分过程如图4所示。

如图4所示，转换装置收到Modbus报文字符后，将Modbus报文缓存。再根据Autbus总线单个时隙所能够承载的数据最大长度，拆包封装Modbus报文内容得到Autbus报文。例如Modbus报文是456字节，而Autbus总线的单个时隙能够发送128字节有效数据内容，那么就要把Modbus报文拆分成四包Autbus报文，三包Autbus报文128字节，一包Autbus报文72字节。

超过预设时间没有接收到报文时，Modbus报文缓存结束。

Autbus报文拆包封装完成后，可选地，Autbus报文后端可以设置结束符。

Autbus报文的格式如下表1所示，报文包的长度包括表1的报文头、报文长度和报文序号。

表1

报文头

报文长度

报文序号

报文内容

报文头是标识报文是Modbus设备转发来的报文。报文长度是标识当前Autbus报文中包含的有效Modbus数据内容的长度。报文序号是Modbus报文分包时的序号，报文序号从0开始递增。在接收时通过检查报文序号的连续性和完整性，以判断转发过程是否存在丢包，确保Modbus报文的完整性。

在S130中，转换装置获得Autbus总线资源时，发送Autbus报文到Autbus总线上。

转换装置获得Autbus总线的控制节点Cn给本用户节点分配的总线带宽资源时，发送Autbus报文到Autbus总线上。

在S140中，转换装置接收来自于Autbus总线上指定时隙的Autbus报文。

Autbus总线采用分时处理方式，Autbus总线的节点可以通过软件配置，设置接收指定时隙的Autbus报文，也就是说根据Autbus总线的资源配置表，可以设置只接收指定节点发送的Autbus报文。转换装置连接Modbus设备接收或其他节点设备，转换装置的控制器根据上述软件配置，通过Autbus接口模块接收指定时隙的Autbus报文。

即只有在设备节点获得总线资源的情况下读取对应时隙的数据。如图6所示，在Autbus总线上的节点Tn1和节点Tn2发送Modbus数据，经过转换装置转换成Autbus报文发送到Autbus总线上，节点Tn3选择接收节点Tn1发送的Modbus数据，不接收Tn2的Modbus数据，节点Cn选择不接收节点Tn1的Modbus数据，接收Tn2的Modbus数据。

在S150中，转换装置封装组包Autbus报文成为Modbus报文。

转换装置将收到的Autbus报文，重新组包成为Modbus报文并进行缓存，组包过程如图7所示。

如图7所示，基于表1中Autbus报文中的报文头和报文序号，检查Autbus报文的连续性以及完整性，按照报文序号的顺序，封装组包Autbus报文成为Modbus报文。

可选地，接收到结束符或者超过预设时间没有接收到Autbus报文，表示接收到了完整的Autbus报文，缓存结束。

在S160中，转换装置发送Modbus报文到Modbus设备。

如图7所示，线路空闲时，也就是说在超过预设时间没有接收或发送报文时，转换装置发送Modbus报文到Modbus设备。

具体而言，Modbus协议要求报文字符间隔不应超过3.5个空闲字符时间，以此为依据对Modbus报文边界进行界定。当超过3.5个空闲字符时间未收到或发送Modbus报文字符时，认定线路空闲。

在S210中，转换装置接收来自Modbus设备的Modbus报文。

在S220中，转换装置拆包封装Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存。

在S230中，转换装置超过预设时间没有收到Modbus报文，判定Modbus报文接收完毕。

具体而言，Modbus协议要求报文字符间隔不应超过3.5个空闲字符时间，以此为依据对Modbus报文边界进行界定。当超过3.5个空闲字符时间未收到Modbus报文字符时，认定已接收到完整modbus报文。

Modbus总线速率设置为115200，字符格式设置为10比特，则Modbus最短报文间隔(3.5个空闲字符)约为304us(1000000*10*3.5/115200)，Autbus总线TimeSlot设置为62.5us，则以TimeSlot计数modbus报文间隔约为5个TimeSlot(303/62.5)。

也就是说，预设时间可以设置为5个TimeSlot的时间，即303us或304us，但并不以此为限。

可选地，这里可以设置结束符。在本实施例中，最后加上结束符，表示完整报文的结束，如图7所示。

在S240中，转换装置获得Autbus总线资源时，发送Autbus报文到Autbus总线上。

在S250中，转换装置发送结束符到Autbus总线。

在本实施例中，S210、S220、S240与实施例3的S110、S120、S130一样，不再赘述。

在S260中，转换装置接收来自于Autbus总线上指定时隙的Autbus报文。

即只有在设备节点获得总线资源的情况下读取对应时隙的数据。如图9所示，在Autbus总线上的节点Tn1和节点Tn2发送Modbus数据，经过转换装置转换成Autbus报文发送到Autbus总线上，节点Tn3选择接收节点Tn1发送的Modbus数据，不接收Tn2的Modbus数据，节点Cn选择不接收节点Tn1的Modbus数据，接收Tn2的Modbus数据。

在S270中，转换装置封装组包Autbus报文成为Modbus报文。

转换装置将收到的Autbus报文，重新组包成为Modbus报文，组包过程如图7所示。

在S280中，转换装置接收到结束符后，发送Modbus报文到Modbus设备。

转换装置接收到结束符，表示接收到了完整的Autbus报文，缓存结束。重新组包完成，发送Modbus报文到Modbus设备。

图10是本申请实施例提供的一种电子设备功能组成框图。

电子设备可以包括输出单元301、输入单元302、处理器303、存储器304、通讯接口305，以及内存单元306。

存储器304作为一种非暂态计算机可读存储器，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块。当一个或多个程序被一个或多个处理器303执行，使得一个或多个处理器303实现如上所述的方法。

存储器304可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子器件的使用所创建的数据等。此外，存储器304可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器304可选包括相对于处理器303远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置的方法，包括：

接收来自Modbus设备的Modbus报文；

拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存；

获得Autbus总线资源时，发送所述Autbus报文到Autbus总线上。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收来自于所述Autbus总线上指定时隙的Autbus报文；

封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文；

发送所述Modbus报文到Modbus设备。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收来自Modbus设备的Modbus报文之后，还包括：

超过预设时间没有收到所述Modbus报文，判定所述Modbus报文接收完毕；

发送结束符到所述Autbus总线。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发送所述Modbus报文到Modbus设备，包括：

接收到结束符后，发送所述Modbus报文到Modbus设备。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存，包括：

基于所述Autbus总线单个时隙所能够承载的数据最大长度，拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文，包括：

基于所述Autbus报文中的报文头和报文序号，检查所述Autbus报文的连续性以及完整性；

基于所述报文序号，封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文。

7.一种Autbus总线与Modbus总线的协议转换装置，用于对Autbus总线网络中的设备与Modbus设备进行信息交换，所述协议转换装置接收来自Modbus设备的Modbus报文，拆包封装所述Modbus报文得到Autbus报文并进行缓存，获得Autbus总线资源时，发送所述Autbus报文到Autbus总线上。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述转换装置还接收来自于所述Autbus总线上指定时隙的Autbus报文，封装组包所述Autbus报文成为Modbus报文，发送所述Modbus报文到Modbus设备。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序,其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。