CN201821380U - 多协议之间的转换设备 - Google Patents

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袁爱进
闫鑫
郭长城
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Shanghai Huaxing Digital Technology Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种多协议之间的转换设备，包括一壳体，壳体内设有协议转换模块，所述壳体上设有复数个接口，其特征在于：所述协议转换模块主要由主模块和TCP/IP模块、Zigbee模块3个模块组成，所述主模块通过串行接口分别与所述TCP/IP模块及所述Zigbee模块连接，所述主模块由CAN转换电路、DSP芯片及串口转换电路连接组成，所述TCP/IP模块的输出端与所述壳体上的以太网接口连接，所述Zigbee模块的输出端与所述壳体上的Zigbee天线接口连接。本实用新型通过主通讯控制模块接收并转换CAN信号，由TCP/IP、Zigbee两个通讯控制模块转换出相应的协议信号，实现三种协议下的通讯设备互联。

Description

多协议之间的转换设备
技术领域
本实用新型涉及一种协议转换装置，具体涉及一种多协议之间的转换设备，实现Zigbee，CAN，Ethernet协议之间的互相转换。
背景技术
目前在工业应用场合，存在着多种现场总线网络，其中CAN总线网络具有成本低、可靠性高、实时性强的特点，CAN是Controller Area Network的缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议，被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。但是，上位机有线网络比较流行的是TCP/IP以太网，采用的接口是Ethernet。目前在工业控制领域，Zigbee无线网络也比较流行，是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术，主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合，在未来定将更为普及。因而，具备CAN接口的设备要接入工业以太网或Zigbee无线网，实现网络延伸，势必需要通过能够实现接口转换的协议转换设备来转换。
现有技术中，CAN网关/转换器可以无缝地联系CAN-bus网络和其它通讯网络，比如RS-232、RS-485串行总线、Ethernet以太网、光纤网路等；已经支持多种标准协议的网络互连，包括iCAN、DeviceNet、Modbus、TCP/IP等标准协议；同时，实现TCP/IP协议与Zigbee协议之间的互转设备也已被使用，如通过Zigbee-Wifi网关可实现Zigbee和TCP/IP协议的双向透明转换，从而达到Zigbee和以太网的无缝连接。然而，对于同时能完成三者(CAN、TCP/IP、Zigbee)之间的互转的多协议转换设备还不曾被开发，但这必将是通讯接口设备需求的发展方向。
发明内容
本实用新型目的是提供一种多协议之间的转换设备，使用该设备可完成CAN总线与以太网、无线网之间的连接，提高网络延伸性能，拓宽使用范围。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多协议之间的转换设备，包括一壳体，壳体内设有协议转换模块，所述壳体上设有复数个接口，所述协议转换模块主要由主通讯控制模块和TCP/IP通讯控制模块、Zigbee通讯控制模块3个模块组成，所述主通讯控制模块通过串行接口分别与所述TCP/IP通讯控制模块及所述Zigbee通讯控制模块连接，所述主通讯控制模块由CAN转换电路、DSP芯片及串口转换电路连接组成，由所述CAN转换电路接收转换CAN总线信号，经DSP芯片，由所述串口转换电路输出，所述TCP/IP通讯控制模块的输出端与所述壳体上的以太网接口连接，所述Zigbee通讯控制模块的输出端与所述壳体上的Zigbee天线接口连接。
上述技术方案中，所述DSP芯片为带有软件程序的DSP微处理器，该DSP微处理器内设有数据缓冲存储区。所述主通讯控制模块中的DSP芯片内预设相应的程序软件，支持CAN2.0B、Canopen、J1939三种CAN应用层协议，根据输入信号的不同CAN应用层协议，将相应的程序下载到DSP芯片中，即可实现三种协议的转换。所述主通讯控制模块将CAN协议转为Modbus协议的模块，TCP/IP通讯控制模块是将Modbus协议转为Modbus/TCP协议的模块，Zigbee通讯控制模块是将Modbus协议转为Zigbee协议的模块，将CAN协议转为Modbus协议，以及Modbus协议转为Modbus/TCP协议或Zigbee协议的转换过程可采用现有技术来实现。
上述技术方案中，所述TCP/IP通讯控制模块与所述Zigbee通讯控制模块上分别设有一RS232接口。
上述技术方案中，所述主通讯控制模块经TTL电平转换电路与所述TCP/IP通讯控制模块连接。
上文中，所述主通讯控制模块内部的DSP芯片控制协议数据的流向，CAN转换电路承担协议的转换，串口转换电路负责与下一模块的连接，具体转换过程如下：①执行初始化程序，对协议转换模块(3个通讯控制模块)进行初始化配置操作；②主通讯控制模块读取CAN总线上的单个节点信息，根据已知总线上采用的CAN应用层协议类型，包括CAN2.0B、Canopen、J1939，采用相应的程序将读取的CAN协议数据帧存储在内部的数据缓冲存储区中；③将数据缓冲存储区的CAN协议数据帧转换成Modbus协议数据帧存储在DSP芯片数据缓冲存储区中；④根据外部要求的接口输出方式，DSP芯片内部程序控制串口转换电路，将Modbus协议数据输出到提供相应接口的模块(TCP/IP通讯控制模块或Zigbee通讯控制模块)中。如果要求Zigbee无线接口输出，数据通过串行接口UART流入Zigbee通讯控制模块，转换成Zigbee协议数据输出；如果要求TCP/IP以太网接口输出，数据通过串行接口UART流入TCP/IP通讯控制模块，转换成Modbus/TCP协议数据输出。⑤主通讯控制模块的内部程序循环执行步骤②～④，直到数据转换与传输要求终止。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是：
1、由于本实用新型协议转换模块由主通讯控制模块、TCP/IP通讯控制模块及Zigbee通讯控制模块组成，由主通讯控制模块接收CAN总线信号，并通过CAN转换电路转换，DSP芯片控制数据流向，将CAN协议转为Modbus协议，再根据输出要求，由串口转换电路传送给相应的通讯控制模块完成向TCP/IP或Zigbee协议的转换，从而实现CAN现场总线向以太网或无线网络的延伸，满足用户对不同协议通讯的需求，拓宽CAN总线设备使用范围；
2、根据输入CAN总线应用层协议的不同，DSP芯片调用相应的程序进行转换，支持CAN2.0B、Canopen、J1939三种CAN应用层协议，适用范围宽广；
3、各通讯控制模块经串行接口连接，即插即用，耦合性低，方便升级维护。
附图说明
图1是本实用新型实施例一中协议转换模块的结构框图；
图2是本实用新型实施例一中主通讯控制模块的结构框图；
图3是本实用新型实施例一中壳体上的接线端子分布示意图；
图4是本实用新型实施例一中壳体上接口分布示意图。
其中：1、壳体；2、插接端子；3、以太网接口；4、Zigbee天线接口；7、电源；8、接地；9、CAN网络设备CAN_H；10、CAN网络设备CAN_L。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例一：参见图1～4所示，一种多协议之间的转换设备，包括一铝合金壳体1，壳体1内设有协议转换模块，所述壳体1上设有插接端子2、以太网接口3及Zigbee天线接口4。如图3所示，将7接+24V电源(或接+5V电源，两者不能同时接)，8接地，11接CAN网络设备CAN_H，10接CAN网络设备CAN_L。
如图1所示，所述协议转换模块主要由主通讯控制模块和TCP/IP通讯控制模块、Zigbee通讯控制模块3个模块组成，所述主通讯控制模块通过串行接口UART1，经TTL电平转换电路与所述TCP/IP通讯控制模块连接，通过串行接口UART2直接与所述Zigbee通讯控制模块连接，所述TCP/IP通讯控制模块的输出端与所述壳体1上的以太网接口3连接，所述Zigbee通讯控制模块的输出端与所述壳体1上的Zigbee天线接口4连接。同时，所述TCP/IP通讯控制模块与所述Zigbee通讯控制模块上分别设有一RS232接口。
如图2所示，所述主通讯控制模块由CAN转换电路、DSP芯片及串口转换电路连接组成，所述DSP芯片为带有软件程序的DSP微处理器，该DSP微处理器内设有数据缓冲存储区。由所述CAN转换电路接收转换CAN总线信号，经DSP芯片控制数据流向，由所述串口转换电路输出。
具体过程为：①执行初始化程序，对协议转换模块(3个通讯控制模块)进行初始化配置操作；②主通讯控制模块读取CAN总线上的单个节点信息，根据已知总线上采用的CAN应用层协议类型，包括CAN2.0B、Canopen、J1939，采用相应的程序将读取的CAN协议数据帧存储在内部的数据缓冲存储区中；③将数据缓冲存储区的CAN协议数据帧转换成Modbus协议数据帧存储在DSP芯片数据缓冲存储区中；④根据外部要求的接口输出方式，DSP芯片内部程序控制串口转换电路，将Modbus协议数据输出到提供相应接口的模块(TCP/IP通讯控制模块或Zigbee通讯控制模块)中。如果要求Zigbee无线接口4输出，数据通过串行接口UART2流入Zigbee通讯控制模块，转换成Zigbee协议数据输出；如果要求TCP/IP以太网接口3输出，数据通过串行接口UART1流入TCP/IP通讯控制模块，转换成Modbus/TCP协议数据输出。⑤主通讯控制模块的内部程序循环执行步骤②～④，直到数据转换与传输要求终止。

Claims (4)

1.一种多协议之间的转换设备，包括一壳体，壳体内设有协议转换模块，所述壳体上设有复数个接口，其特征在于：所述协议转换模块主要由主通讯控制模块和TCP/IP通讯控制模块、Zigbee通讯控制模块3个模块组成，所述主通讯控制模块通过串行接口分别与所述TCP/IP通讯控制模块及所述Zigbee通讯控制模块连接，所述主通讯控制模块由CAN转换电路、DSP芯片及串口转换电路连接组成，由所述CAN转换电路接收转换CAN总线信号，经DSP芯片，由所述串口转换电路输出，所述TCP/IP通讯控制模块的输出端与所述壳体上的以太网接口连接，所述Zigbee通讯控制模块的输出端与所述壳体上的Zigbee天线接口连接。
2.根据权利要求1所述的多协议之间的转换设备，其特征在于：所述DSP芯片为DSP微处理器，该DSP微处理器内设有数据缓冲存储区。
3.根据权利要求1所述的多协议之间的转换设备，其特征在于：所述TCP/IP通讯控制模块与所述Zigbee通讯控制模块上分别设有一RS232接口。
4.根据权利要求1所述的多协议之间的转换设备，其特征在于：所述主通讯控制模块经TTL电平转换电路与所述TCP/IP通讯控制模块连接。 
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