CN117336380B - 用于通信的网络通信系统、方法、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例涉及网络通信系统、方法、设备和介质，包括：全双工通信模块，包括全双工通信接口，其耦合到通信切换模块，并且将经由全双工通信接口接收的第一数据转换为基于Modbus通信协议的协议信号并且将所述协议信号发送到所耦合的通信切换模块，所述第一数据来自第一外部设备并且基于自定义协议格式；通信切换模块，其耦合到全双工通信模块和第一半双工通信模块，并且解析所述协议信号并基于Modbus寄存器表确定所述协议信号的传输方向；以及第一半双工通信模块，其耦合到通信切换模块，并且基于所确定的协议信号的传输方向接收来自全双工通信模块的协议信号并经由半双工通信接口将所述协议信号发送到第二外部设备。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种用于工业设备通信的网络通信系统、方法、设备和介质。
背景技术
网络设备的运行质量和运行效率，直接关系到互联互通网络环境下的用户体验，进而关系到网络设备产品的市场竞争力。传统的RS422全双工接入接口网络设备基本以一进一出为主，如GPS协议经过RS422接口，内部完成协议转换，变为Modbus协议通过RS485接口输出到对端设备，两端通过配置接口物理属性，如波特率等信息，完成一端向另外一端设备的数据引入。
在实际网络通信设备的系统中，常常存在以例如RS422全双工接口作为接入端，而以另外某种接口作为输出端的场景应用，其中业务数据需经过几种应用协议转换，进而达到接入和输出两端的数据一致。
在使用例如RS422接口的全双工机制接口作为接入接口的网络设备中，网络设备的输出接口往往需要进行类似Modbus应用协议的数据转换，而Modbus协议是依附于例如RS485的半双工接口的形式下，其中RS485是半双工机制。因此由于全双工和半双工接口的差异，会造成网络设备两端输入和输出速率不匹配的问题。
发明内容
针对上述问题，本公开提供了一种将包括全双工接口的全双工通信模块和包括半双工接口的半双工通信模块结合在一起实现数据传输的方案，配合基于Modbus的主从属性通信切换模块完美切合并解决了以上问题。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于工业设备通信的网络通信系统，其特征在于，包括：全双工通信模块，包括全双工通信接口，全双工通信模块被配置成：耦合到通信切换模块，并且将经由全双工通信接口接收的第一数据转换为基于Modbus通信协议的协议信号并且将所述协议信号发送到所耦合的通信切换模块，所述第一数据来自第一外部设备并且基于自定义协议格式；通信切换模块，配置成耦合到全双工通信模块和第一半双工通信模块，并且解析所述协议信号并基于Modbus寄存器表确定所述协议信号的传输方向；以及第一半双工通信模块，配置成耦合到通信切换模块，并且基于所确定的协议信号的传输方向接收来自全双工通信模块的协议信号并经由半双工通信接口将所述协议信号发送到第二外部设备。
根据本公开的第二方面，提供了一种计算设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开的第一方面的方法。
在本公开的第三方面中，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中计算机指令用于使计算机执行本公开的第一方面的方法。
在一些实施例中，系统还包括：第二半双工通信模块，包括半双工通信接口，第二半双工通信模块被配置成耦合到通信切换模块，并且经由半双工通信接口接收来自第二外部设备反馈的基于Modbus通信协议的第二数据并将所接收的第二数据传输到通信切换模块。
在一些实施例中，第二半双工通信模块还配置成基于所确定的协议信号的传输方向与所述第一半双工通信模块协同接收来自全双工通信模块的协议信号，并将所述协议信号发送到第二外部设备。
在一些实施例中，通信切换模块还配置成解析所述第二数据，并基于Modbus寄存器表确定所述第二数据的传输方向。
在一些实施例中，全双工通信模块还配置成将第二数据转换为基于自定义协议格式的第二协议数据，并基于所确定的第二数据的传输方向、经由全双工通信接口将所述第二协议数据发送到第一外部设备。
在一些实施例中，通信切换模块还配置成向第一半双工通信模块和第二半双工通信模块分别发送使能信号。
在一些实施例中，通信切换模块还配置成将所述Modbus通信协议的协议信号映射到Modbus寄存器表，其中，响应于所述协议信号对应于Modbus寄存器表中的第一半双工通信模块区域，则向所述第一半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向所述第二半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号；以及响应于所述协议信号对应于Modbus寄存器表中的第二半双工通信模块区域，则向所述第二半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向所述第一半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号。
在一些实施例中，响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号，则由第一半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第二半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据；以及响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号，则由第二半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第一半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据。
在一些实施例中，基于自定义协议的第一数据和第二数据的数据结构包括帧头、数据长度、数据内容、以及校验码以及帧尾。
在一些实施例中，全双工通信接口为RS422接口并且所述半双工通信接口为RS485接口。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。
图1示出了用于实现根据本公开的实施例的网络通信方法的系统100的示意图。
图2示出了用于实现根据本公开的实施例的网络通信系统200的示意图。
图3示出了用于实现根据本公开的实施例的另一个网络通信系统300的示意图。
图4示出了根据本公开的实施例的网络通信方法400的流程图。
图5示出了可以用来实施本公开内容的实施例的示例电子设备500的示意性框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
随着网络通信所承载的网络应用的增多，特别是近几年互联网应用的飞速发展，网络设备所要承载的网络数据通信流量成几何级数增长。现有技术中的网络通信设备的网络通信可能存在以下问题：网络通信设备的双向通信时单包数据一问一答模式，接入端和输出端双工模式不一致，可能导致速率不匹配问题；网络设备双向通信时单包数据一问一答模式，即使通过配置不同波特率，假想两倍的速率关系，依旧存在数据异常的风险；网络设备通过不同速率完美达到两端速率百分百切合、效率最高的情况，对半双工端的业务处理实时性要求很高，否则会受业务处理的影响，导致在一个范围波动且不稳定；通过不同速率完美达到两端速率百分百切合、效率最高的情况，对半双工端的业务逻辑处理时间要求要短，否则同上一样；全双工一进一出方案效率太低，仅适合输出端半双工模式下只作接收或发送的情况。
注意的是，本公开中的网络设备，是指有线或无线网络中的节点传输设备，其包括输入接口以及输出接口，并依据网络传输协议同其他节点传输设备或者终端设备进行数据交互通信，例如网络设备可以通过根据与网络设备连接的上位机配置的自定义协议或Modbus网络传输协议与一个或多个外部设备进行通信。
图1示出了用于实现根据本公开的实施例的网络通信方法的系统100的示意图。如图1中所示，系统100包括计算设备110和网络管理设备130和网络140。计算设备110、网络管理设备130可以通过网络140（例如，因特网）进行数据交互。
网络管理设备130，其例如可以执行网络通信等功能。网络管理设备130还可以将确定的网络通信数据发送到计算设备110。网络管理设备130可以具有一个或多个处理单元，包括诸如GPU、FPGA和ASIC等的专用处理单元以及诸如CPU的通用处理单元，例如而不限于：可执行中文数据读取和修改的台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器、个人数字助理（PDA）和可穿戴计算机（诸如智能手表和活动追踪器设备）等。
关于计算设备110，其例如用于经由网络140接收来自网络管理设备130的网络通信数据；在网络通信系统上实现网络通信。计算设备110可以具有一个或多个处理单元，包括诸如GPU、FPGA和ASIC等的专用处理单元以及诸如CPU的通用处理单元。另外，在每个计算设备110上也可以运行着一个或多个虚拟机。在一些实施例中，计算设备110与网络管理设备130可以集成在一起，也可以是彼此分立设置。
下面将结合实际应用，参照本发明实施例附图，对本发明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，仅仅是本发明实施例的一部分，而不是全部。
图2示出了用于实现根据本公开的实施例的网络通信系统200的示意图。如图2所示，网络通信系统200包括：包括RS422接口的全双工通信模块201、实现Modbus-TCP协议转换的通信切换模块202以及包括RS485接口的第一半双工通信模块203。
在本公开中，全双工通信接口可以例如为RS422接口并且所述半双工通信接口可以例如为RS485接口。本公开包括以GPS协议转Modbus协议、自定义协议转Modbus协议等两种使用场景的RS422接入设备为例，利用各接口和各协议的属性特点完整地说明方案的原理和机制。由于GPS协议通常都是设备端主动发送，另外一端仅对信息进行收集解析，以获取重要的时间、经纬度和海拔等信息，故输出端的第一半双工通信接口RS485接口作为Modbus从站即可。
在一个实施例中，包括RS422接口的全双工通信模块201是本公开网络通信系统的核心组件之一，其主要任务是处理来自诸如GPS设备的第一外部设备的数据，并将其转换为适合Modbus通信协议的协议信号。
包括RS422接口的全双工通信模块201通过配置在通信切换模块内部，并通过全双工通信接口接收外部设备发送的数据。全双工通信模块根据自定义协议格式对接收到的第一数据进行解析，并将其转换为Modbus通信协议的格式。这个转换过程可涉及到数据重构、CRC校验和数据打包等操作。一旦数据被转换为Modbus协议的协议信号，全双工通信模块将其发送到连接的通信切换模块，以便进一步的传输。因此，全双工通信模块配置成耦合到通信切换模块，并且经由全双工通信接口接收来自第一外部设备的基于自定义协议格式的第一数据并将所接收的数据转换为基于Modbus通信协议的协议信号并将所接收的第一数据发送到所耦合的通信切换模块。
实现Modbus-TCP协议转换的通信切换模块202，配置成耦合到全双工通信模块和第一半双工通信模块，并且解析所述Modbus通信协议的协议信号并基于Modbus寄存器表确定所述协议信号的传输方向。通信切换模块202还配置成解析所述基于Modbus通信协议的第二数据并基于Modbus寄存器表确定所述第二信号的传输方向。注意的是，本领域技术人员能够理解，通信切换模块可以实现的协议转换不限于Modbus-TCP协议转换，而是可以实现任何可以通过寄存器数据映射方式转换的协议转换。
在一个实施例中，通信切换模块负责根据Modbus寄存器表的设置来确定协议信号的传输方向。它与全双工通信模块和第一半双工通信模块耦合，以便处理和引导数据的流向。通信切换模块在接收到Modbus通信协议的协议信号后，首先解析该信号以确定其包含的寄存器地址和功能码。基于Modbus寄存器表的设置，通信切换模块决定将协议信号引导到适当的通信模块，以便进一步的传输。这可能涉及将数据发送到第一半双工通信模块或其他模块，这具体取决于寄存器表中的预配置，预配置可以由用户自行设置。
全双工通信模块或通信切换模块还可以配置成将基于Modbus通信协议的第二数据转换为基于自定义协议格式的第二协议数据并基于所确定的所述的第二信号的传输方向经由全双工通信接口将所述第二协议数据发送到第一外部设备。基于自定义协议的第一数据和第二数据的数据结构包括帧头、数据长度、数据内容、以及与网络通信系统对应的上位机配置的校验码以及帧尾。
包括RS485接口的第一半双工通信模块203配置成耦合到通信切换模块，并且经由半双工通信接口接收来自第二外部设备反馈的基于Modbus通信协议的第二数据并将所接收的第二数据传输到通信切换模块。第一半双工通信模块是网络通信系统的一部分，其任务是根据通信切换模块的引导，接收来自全双工通信模块的协议信号并将其发送到第二外部设备。这个模块通过半双工通信接口与第二外部设备进行通信。协议信号的传输方向是由通信切换模块确定的，基于Modbus寄存器表的配置。第一半双工通信模块负责确保数据的可靠传输，包括数据解包、CRC校验和传输协议的维护。
图3示出了用于实现根据本公开的实施例的另一个网络通信系统300的示意图。如图3所示，网络通信系统300包括：包括RS422接口的全双工通信模块301、实现Modbus-TCP协议转换的通信切换模块302、包括RS485接口的第一半双工通信模块303、包括RS485接口的第二半双工通信模块304。
在两个第一半双工通信模块303和第二半双工通信模块304的情形中，包括RS485接口的两路半双工通信模块根据配置软件管理，两端属性参数配置完全后，可单独一路使用，也可同时两路使用，而且不管使用何种方式，其访问的数据都为当前GPS反馈的实时信息。与图2中的实施例类似部分不再赘述。
在一个实施例中，第二半双工通信模块304耦合到通信切换模块，用于处理从与第一外部设备不同或相同的第二外部设备到全双工通信模块的协议信号传输。第二半双工通信模块304同样包括半双工通信接口，例如RS485接口。通过RS485半双工通信接口接收来自第二外部设备的基于Modbus通信协议的第二数据。接收的第二数据由第二半双工通信模块处理，并传输到通信切换模块。第二半双工通信模块还负责解析第二数据，根据Modbus寄存器表的配置确定其传输方向。如果需要，全双工通信模块可以将基于Modbus通信协议的第二数据转换为基于自定义协议格式的第二协议数据，并根据通信切换模块的指示通过全双工通信接口发送到第一外部设备。
在一个实施例中，第二半双工通信模块304也可以基于所确定的协议信号的传输方向与所述第一半双工通信模块协同接收来自全双工通信模块的协议信号并将所述协议信号发送到第二外部设备。例如，响应于确定协议信号需要被传输到第二外部设备，第二半双工通信模块304可以与第一半双工通信模块303同时配合将协议传输到第二外部设备，而不限于第一半双工通信模块303只能发送而第二半双工通信模块304只能接收。
第一半双工通信模块303和第二半双工通信模块304的发送和接收功能可以通过通信切换模块302来控制。通信切换模块302可以配置成向第一半双工通信模块和第二半双工通信模块分别发送使能信号。通信切换模块304配置成将所述Modbus通信协议的协议信号映射到Modbus寄存器表，其中响应于所述协议信号对应于Modbus寄存器表中的第一半双工通信模块区域，则向所述第一半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向所述第二半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号；以及响应于所述协议信号对应于Modbus寄存器表中的第二半双工通信模块区域，则向所述第二半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向所述第一半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号。
进一步地，响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号，则由第一半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第二半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据；以及响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号，则由第二半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第一半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据，即第一半双工通信模块和第二半双工通信模块可以根据所接收的电平信号相互调整，从而作为主半双工通信接口和/或从半双工通信接口工作，其中主半双工通信接口用于发送数据，而从半双工通信接口用于配合主半双工通信接口发送或接收数据。
在一个实施例中，通信切换模块302可以与包括RS422接口的全双工通信模块301和/或包括RS485接口的半双工通信模块303以及可能的诸如TCP的以太网接口集成在一起。即由集成有通信切换功能的全双工通信模块301和/或半双工通信模块303来确定将所接收的第一数据映射到哪个半双工通信模块并由所映射的半双工通信模块继续将数据发送到第二外部设备。集成有通信切换功能的全双工通信模块301也可以确定将第一数据映射到多个半双工通信模块，例如第一半双工通信模块303和第二半双工通信模块304并由所述多个半双工模块共同配合将数据发送到第二外部设备。
为了实现数据切换功能全双工通信模块301和/或半双工通信模块303内部可以配置指引数据的配置寄存器和数据寄存器。即，以上功能是通过全双工通信模块和半双工通信模块中的配置寄存器和数据寄存器来实现的。
配置寄存器和数据寄存器在数据传输时，通过映射确定数据在全双工通信模块与半双工通信模块的对应关系。以包括配置寄存器和数据寄存器的半双工通信模块为例，配置寄存器中包括指示空间大小的数据通道、指示通道使能的数据通道、指示偏移地址的数据通道以及指示数据空间大小的数据通道等多个数据通道。
包括配置寄存器和数据寄存器的半双工通信模块通过接收到数据，基于偏移地址判断数据是否需要偏移、基于使能通道判断当前半双工通信模块是否打开、通过空间大小判断数据是发送到主半双工通信模块（第一半双工通信模块）或发送到从半双工通信模块（第二半双工通信模块）。配置寄存器可以包括2N个，例如4个指示空间大小的数据通道，从而将来自全双工通信模块的数据分为偶数份，并且将所分的数据发送到第二外部设备。基于以上技术手段，实现包括RS422接口的全双工通信模块和包括RS485接口的半双工通信模块的映射。
注意的是，以上实施例仅以示例性方式描述了数据从第一外部设备传输到第二外部设备的流程。本领域技术人员可以理解数据从第二外部设备传输到第一外部设备的流程同样可以适用于本公开的技术方案，即，可以第二外部设备的数据通过RS485接口的半双工通信模块的配合传输到RS422接口的全双工通信模块，最终传输到第一外部设备。
如图3所示，以双向传输的场景为例，使用情况本设备通过配置软件以Modbus TCP协议的通信方式，实现对接口转换协议、速率参数等信息的管理配置。根据图中所示，左侧外部设备通过自定义协议以RS422接口作为接入端，右侧外部设备通过Modbus协议以RS485接口作为接入端。其中，由于自定义协议是基于请求和应答模式进行网络通信的，故对Modbus协议端的要求也是如此。但是，RS422是全双工模式，RS485是半双工模式，且Modbus协议是基于主从关系存在的，从只能响应主的请求，没有主动发起通信的权利，故综上各种情况，本公开通过两路半双工接口RS485作为一主一从的方式，既提升了整体的通信效率，又实现了速率的平衡转换，还降低了主半双工单路通信接口、从单路半双工通信接口不断切换带来的制约影响和未知风险。
图4示出了根据本公开的实施例的网络通信方法400的流程图。方法400可由如图1所示的计算设备110执行，也可以在图4所示的电子设备500处执行。应当理解的是，方法400还可以包括未示出的附加框和/或可以省略所示出的框，本公开的范围在此方面不受限制。
在步骤402，计算设备110可以解析所接收的Modbus通信协议的协议信号并基于所述Modbus寄存器表确定所述协议信号的传输方向。
在步骤404，计算设备110可以响应于所述协议信号对应于Modbus寄存器表中的第一半双工通信模块区域，则向所述第一半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向所述第二半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号。
在步骤406，计算设备110可以响应于所述Modbus协议信号对应于寄存器表中的第二半双工通信模块区域，则向所述第二半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向所述第一半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号。
响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号，则由第一半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第二半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据，即第一半双工通信模块和第二半双工通信模块可以根据所接收的电平信号相互调整，从而作为主半双工通信接口和从半双工通信接口工作。
响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号，则由第二半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第一半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据。
利用以上技术手段，网络通信单向传输时，本方案可以一对多支持通信，灵活可配可选；网络通信双向传输时，本方案同时解决了两端双工模式不一致，通信协议又分主从的两种制约问题；网络通信双向传输时，本方案在通信速率性能方面提升很大，可做到两端速率配置一致，数据单包一问一答，消除了接入端和输出端双工模式不一致，可能导致速率不匹配的风险；网络通信双向传输时，本方案在指定性能的同时对业务逻辑的开发设计要求降低了；网络通信双向传输时，本方案将原木桶效应的半双工短板，通过软硬件配合的方式，实现了外接设备两端都为全双工通信的设计模式；在涉及设备两端的接口双工模式一双一半，且应用协议也有主从要求时，就可采用本发明的技术方案，以达到数据传输和应答响应最优的设计机制。
图5示出了可以用来实施本公开内容的实施例的示例电子设备500的示意性框图。例如，如图1所示的计算设备110可以由电子设备500来实施。如图所示，电子设备500包括中央处理单元（CPU）501，其可以根据存储在只读存储器（ROM）502中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机存取存储器（RAM）503中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在随机存取存储器503中，还可存储电子设备500操作所需的各种程序和数据。中央处理单元501、只读存储器502以及随机存取存储器503通过总线504彼此相连。输入/输出（I/O）接口505也连接至总线504。
电子设备500中的多个部件连接至输入/输出接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标、麦克风等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
上文所描述的各个过程和处理，例如方法200可由中央处理单元501执行。例如，在一些实施例中，方法200可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由只读存储器502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序被加载到随机存取存储器503并由中央处理单元501执行时，可以执行上文描述的方法200中的一个或多个动作。
本公开涉及方法、装置、系统、电子设备、计算机可读存储介质和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘计算设备。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域普通技术人员应当了解，本发明不限定于上述的实施例，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其它的形式实施。因此，所展示的示例与实施例被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (8)
1.一种用于工业设备通信的网络通信系统，其特征在于，包括：
全双工通信模块，包括全双工通信接口，全双工通信模块被配置成：耦合到通信切换模块，并且将经由全双工通信接口接收的第一数据转换为基于Modbus通信协议的协议信号并且将所述协议信号发送到所耦合的通信切换模块，所述第一数据来自第一外部设备并且基于自定义协议格式；
通信切换模块，配置成耦合到全双工通信模块和第一半双工通信模块，并且解析所述协议信号并基于Modbus寄存器表确定所述协议信号的传输方向，其中所述通信切换模块还配置成将Modbus通信协议的协议信号映射到Modbus寄存器表，包括响应于所述协议信号对应于Modbus寄存器表中的第一半双工通信模块区域，则向第一半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向第二半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号，响应于所述协议信号对应于Modbus寄存器表中的第二半双工通信模块区域，则向第二半双工通信模块发送对应于高电平的使能信号并向第一半双工通信模块发送对应于低电平的使能信号；
第一半双工通信模块，配置成耦合到通信切换模块，并且基于所确定的协议信号的传输方向接收来自全双工通信模块的协议信号并经由半双工通信接口将所述协议信号发送到第二外部设备；以及
第二半双工通信模块，包括半双工通信接口，第二半双工通信模块被配置成耦合到通信切换模块，并且经由半双工通信接口接收来自第二外部设备反馈的基于Modbus通信协议的第二数据并将所接收的第二数据传输到通信切换模块。
2.根据权利要求1所述的网络通信系统，其特征在于，所述第二半双工通信模块还配置成基于所确定的协议信号的传输方向与所述第一半双工通信模块协同接收来自全双工通信模块的协议信号，并将所述协议信号发送到第二外部设备。
3.根据权利要求1所述的网络通信系统，其特征在于，所述通信切换模块还配置成解析所述第二数据，并基于Modbus寄存器表确定所述第二数据的传输方向。
4.根据权利要求3所述的网络通信系统，其特征在于，所述全双工通信模块还配置成将第二数据转换为基于自定义协议格式的第二协议数据，并基于所确定的第二数据的传输方向、经由全双工通信接口将所述第二协议数据发送到第一外部设备。
5. 根据权利要求4所述的网络通信系统，其特征在于，所述通信切换模块还配置成向第一半双工通信模块和第二半双工通信模块分别发送使能信号。
6.根据权利要求1所述的网络通信系统，其特征在于，响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号，则由第一半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第二半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据；以及
响应于所述第一半双工通信模块接收到对应于低电平的使能信号且第二半双工通信模块接收到对应于高电平的使能信号，则由第二半双工通信模块发送数据到第二外部设备并且由第一半双工通信模块接收来自第二外部设备的数据。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的网络通信系统，其特征在于，所述基于自定义协议的第一数据和第二数据的数据结构包括帧头、数据长度、数据内容、以及校验码以及帧尾。
8.根据权利要求7所述的网络通信系统，其特征在于，所述全双工通信接口为RS422接口并且所述半双工通信接口为RS485接口。
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