CN201887792U

CN201887792U - 多协议转换网关

Info

Publication number: CN201887792U
Application number: CN2010205440255U
Authority: CN
Inventors: 沈钢; 于立军; 李磊; 李喆; 魏玉倩; 李丹
Original assignee: BEIJING TAIHAO INTELLIGENT ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: BEIJING TAIHAO INTELLIGENT ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2020-09-27

Abstract

本实用新型提供了一种多协议转换网关，包括：与数据发送设备和数据接收设备建立连接的接口单元，判断所述数据发送设备的源通讯协议类型和所述数据接收设备的目标通讯协议类型并将上述二种协议进行转换绑定的协议类型判断绑定单元，以及，依据所述协议类型判断绑定单元的处理结果将源通讯协议数据转换为目标通讯协议数据的数据转换单元；所述数据转换单元分别与所述接口单元和协议类型判断绑定单元连接。本实用新型可根据数据发送设备和数据接收设备的通讯协议类型，将源通讯协议数据转换为目标通讯协议数据，可实现对多种现有标准协议和厂家自定义协议数据的转换，解决了现有网关只能对特定协议进行转换、功能单一、复用性较差的问题。

Description

多协议转换网关

技术领域

本实用新型涉及通讯技术领域，特别是涉及一种多协议转换网关。

背景技术

在现有智能建筑中，包含有若干个既相互独立，又相互关联的系统，如通信网络系统、建筑设备监控系统、火灾自动报警系统、安全防范系统、能耗采集和监控系统等等，由于组成上述几个系统的各种设备的生产厂家、生产时间和应用场合不同，因此这些设备所采用的通讯协议也有很大的不同，目前流行的主要包括下述几种工业网络协议类型：

一是以太网通讯协议，主要包括Modbus/TCP，Ethernet/IP，BACnet/IP等；

二是现场总线型通讯协议，主要包括PROFIBUS，DeviceNet，CANopen，BACnet/MSTP等；

三是各厂商的私有协议。

为实现对智能建筑的统一监测、控制、联动和计量，现有解决上述不同系统以及不同设备之间通讯的方案主要有二种：

一是为特定的二种通讯协议提供专用网关，如Modbus/PROFIBUS网关、Ethernet/ASCII网关等等；

二是定制一种支持4～5种协议转换功能的网关。

上述二种方案虽然都能解决不同设备之间的通讯问题，但都存在现有技术无法克服的问题：

对上述第一种方案，智能建筑中有多少种不同的设备，就需要多少种专用网关，系统的配置成本很高；另外，当系统中有三种以上的设备时，不同网关之间还可能会出现因协议转换性能不一致而导致的通讯故障。

对上述第二种方案，即根据用户的需要定制4～5种协议转换功能的网关，只能支持已定制的通讯协议转换，网关的物理接口也需要事先确定，一旦用户的相关设备升级或替换后，就需要重新定制新的网关设备，网关的复用性不好，设备配置成本也较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多协议转换网关，可解决现有网关功能单一、复用性较差的问题。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种多协议转换网关，包括：与数据发送设备和数据接收设备建立连接的接口单元，判断数据发送设备的源通讯协议类型和数据接收设备的目标通讯协议类型并进行转换绑定的协议类型判断绑定单元，以及，依据协议类型判断绑定单元的处理结果将源通讯协议数据转换为目标通讯协议数据的数据转换单元；上述数据转换单元分别与接口单元和协议类型判断绑定单元连接。

优选的，上述接口单元包括2个或多个串行接口或以太网接口。

优选的，上述串行接口为RS232接口、RS485接口或USB接口。

优选的，上述多协议转换网关还包括总线、总线扩展接口和1个或多个总线通讯卡；其中：总线扩展接口通过总线与数据转换单元建立连接；总线通讯卡安装在总线扩展接口上。

优选的，上述总线通讯卡具体采用如下通讯卡中的至少一种：RS232/RS485总线通讯卡、CANopen总线通讯卡、ProfibusDSP总线通讯卡和DeviceNet总线通讯卡。

优选的，上述数据转换单元具体包括协议解包子单元和协议组包子单元，其中：协议解包子单元根据协议类型判断绑定单元的输出结果，去除源通讯数据中的协议附加信息，生成并发送解包后的通讯数据；协议组包子单元接收协议解包子单元发送的解包后的通讯数据，依据协议类型判断绑定单元的输出结果，为上述解包后的通讯数据添加目标通讯协议所需的协议附加信息，生成组包后的通讯数据，并通过接口单元提交至数据接收设备。

优选的，上述协议解包子单元具体包括CANopen解包模块、ProfibusDSP解包模块、DeviceNet解包模块、Modbus解包模块和BACnet解包模块；协议组包子单元具体包括CANopen组包模块、ProfibusDSP组包模块、DeviceNet组包模块、Modbus组包模块和BACnet组包模块。

与现有技术相比，本实用新型优选实施例的协议类型判断绑定单元和数据转换单元可根据数据发送设备和数据接收设备的通讯协议类型，将来自数据发送设备的源通讯协议数据转换为数据接收设备可识别的目标通讯协议数据，对源通讯协议和目标通讯协议的类型不加限制，可对多种现有标准协议和厂家自定义协议数据进行转换，解决了现有网关只能对特定协议进行转换、功能单一、复用性较差的问题。

在本实用新型的另一优选实施例中，还设置有总线扩展接口，在网关提供的接口数量不够，或接口的类型不合适时，可在总线扩展接口插入相应的RS232/RS485总线通讯卡、CANopen总线通讯卡、ProfibusDSP总线通讯卡或DeviceNet总线通讯卡等，从而可扩展网关的适用范围，因此，本实用新型优选实施例的具有较好的扩展性。

另外，通过本实用新型优选实施例提供的以太网接口或USB接口，还可以对数据转换单元的协议解包子单元和协议组包子单元进行更新，以支持更多的通讯协议，因此本实用新型优选实施例配置灵活。

附图说明

图1是本实用新型多协议转换网关第一实施例的结构框图；

图2是本实用新型多协议转换网关第二实施例的结构框图；

图3是本实用新型多协议转换网关第三实施例的结构框图；

图4是本实用新型多协议转换网关的数据转换方法一实施例流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本实用新型多协议转换网关第一实施例的结构框图，具体包括接口单元1、协议类型判断绑定单元2和数据转换单元3，其中：

接口单元1：用于与数据发送设备和数据接收设备建立连接，可接收来自数据发送设备的通讯数据，并作为数据转换单元3将转换后的目标通讯数据发送至数据接收设备的接口；在本优选实施例中，接口单元1包括一个RS485接口1-1和一个以太网接口1-2，在实际应用中，每个网关可以根据实际需要，设置多个RS485接口或多个以太网接口，还可以设置一个或多个RS232接口、USB接口等其他接口；

协议类型判断绑定单元2：用于判断数据发送设备的源通讯数据和数据接收设备的目标通讯数据类型的协议类型，并将上述二种协议进行转换绑定，作为数据转换单元3的转换基础；

数据转换单元3：用于依据协议类型判断绑定单元2的输出结果，将源通讯数据转换为目标通讯数据；

在上述优选实施例中，数据转换单元3具体包括协议解包子单元3-1和协议组包子单元3-2，其中：

协议解包子单元3-1用于根据协议类型判断绑定单元2的输出结果，去除来自数据发送设备的源通讯数据中的协议附加信息，生成解包后的通讯数据，并将上述解包后的通讯数据发送至协议组包子单元3-2；

在本优选实施例中，协议解包子单元3-1具体可包括CANopen解包模块、ProfibusDSP解包模块、DeviceNet解包模块、Modbus解包模块和BACnet解包模块，实现对CANopen协议、ProfibusDSP协议、DeviceNet协议、Modbus协议和BACnet协议等协议数据的解包操作；

协议组包子单元3-2用于接收协议解包子单元3-1发送的解包后的通讯数据，依据协议类型判断绑定单元2的输出结果，为上述解包后的通讯数据添加目标通讯协议所需的协议附加信息，并将添加协议附加信息后的数据通过接口单元1提交至数据接收设备；

在本优选实施例中，协议组包子单元3-2具体可包括CANopen组包模块、ProfibusDSP组包模块、DeviceNet组包模块、Modbus组包子模块和BACnet组包子模块，实现对CANopen协议、ProfibusDSP协议、DeviceNet协议、Modbus协议和BACnet协议等协议数据的组包操作。

参照图2，示出了本实用新型多协议转换网关第二实施例的结构框图，除包括前述第一实施例设置的接口单元1、协议类型判断绑定单元2和数据转换单元3外，还包括总线4、总线扩展接口5和安装在总线扩展接口5上的总线通讯卡，其中：

总线4：用于建立数据转换单元3和接口单元1、总线扩展接口5的连接，作为接口单元1和安装在总线扩展接口5上的总线通讯卡与数据转换单元3的连接和数据传输通道；

总线扩展接口5：用于安装可选的总线通讯卡；

在本优选实施例中，总线扩展接口5安装有一个CANopen总线通讯卡5-1和一个DeviceNet总线通讯卡5-2；在实际应用中，根据网关的需要，在总线扩展接口5可选择不安装总线通讯卡，也可以安装1个或多个RS232/RS485总线通讯卡、CANopen总线通讯卡、ProfibusDSP总线通讯卡或DeviceNet总线通讯卡等。

参照图3，示出了本实用新型多协议转换网关第三实施例的结构框图，具体包括安装在主控制板8上的接口单元1、中央处理器6、存储器7和总线扩展接口5，以及，安装在总线扩展接口5上的可选配扩展通讯卡，其中：

接口单元1、存储器7和总线扩展接口5分别通过设置在主控制板8上的总线(图中没有标识出)与中央处理器6连接；

存储器7中保存有可将来自数据发送设备的源通讯数据，转换为数据接收设备所需的目标通讯数据的应用软件；

中央处理器6用于从接口单元1或总线扩展接口5接收来自数据发送设备的源通讯数据，调用保存在存储器7中的应用软件将上述源通讯数据转换为目标通讯数据，并将上述目标通讯数据通过接口单元1或总线扩展接口5发送至数据接收设备；

接口单元1用于与数据发送设备和数据接收设备建立连接，可接收来自数据发送设备的数据，以及，将转换后的目标通讯数据发送至数据接收设备；另外，还可通过接口单元1更新或升级保存在存储器7中的应用软件；在本优选实施例中，接口单元1包括一个USB接口、一个RS232接口和一个以太网接口，在实际应用中，每个网关可以根据实际需要，设置多个USB接口、RS232接口或以太网接口，还可以设置一个或多个RS485接口等其他通讯接口；

总线扩展接口5用于安装可选配扩展通讯卡，以扩展网关的应用范围；在本优选实施例中，扩展通讯卡包括一个RS232/485总线通讯卡、一个CANopen总线通讯卡、一个ProfibusDSP总线通讯卡和一个DeviceNet总线通讯卡；在实际应用中，根据网关的需要，在总线扩展接口5可不安装总线通讯卡，也可以安装1个或多个RS232/RS485总线通讯卡、CANopen总线通讯卡、ProfibusDSP总线通讯卡或DeviceNet总线通讯卡等。

在上述三个实施例中，第一实施例和第二实施例中的协议类型判断绑定单元2和数据转换单元3可采用软件方法实现，上述软件保存在第三实施例的存储器7中，可供中央处理器6调用执行，实现对来自接口单元1的通讯数据进行转换，下面结合上述实施例，说明本实用新型多协议转换网关的数据转换流程。

本实用新型优选实施例网关支持Modbus、BACnet等标准协议以及100多种厂家自定义的协议，采用这些协议的数据发送设备和数据接收设备基于上述以太网、RS485、RS232等本地接口，或CANopen、ProfibusDSP、DeviceNet等总线接口与网关连接，参照图4，本实用新型多协议转换网关的数据转换方法实施例流程包括：

S401：中央处理器从接口单元获取来自数据发送设备的数据信息；

S402：调用保存在存储器中的协议类型判断绑定单元判断数据发送设备和数据接收设备支持的协议类型，并将上述二种协议进行转换绑定；

S403：保存在存储器中的数据转换单元依据上述判断结果，将数据发送设备发送的源通讯数据，转换为数据接收设备所需的目标通讯数据；

S404：将转换后的目标通讯数据通过接口单元发送至数据接收设备。

上述优选实施例中，存储器可选用NAND或NOR闪存，以减小网关的尺寸及成本。当需要更新或升级以软件形式实现的协议类型判断单元和数据转换单元时，可通过USB接口或以太网接口对保存在存储器中的软件进行升级或更新操作，因此，本实用新型多协议转换网关优选实施例的配置非常灵活，可根据用户的实际需要，配置相应协议的协议类型判断单元和数据转换单元；特别是，当出现新的标准协议或厂商自定义协议时，直接升级存储在存储器中的协议类型判断单元和数据转换单元即可，不需要更换新的网关设备。

需要说明的是，上述系统实施例属于优选实施例，所涉及的装置和模块并不一定是本实用新型所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的一种多协议转换网关进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种多协议转换网关，其特征在于，包括：与数据发送设备和数据接收设备建立连接的接口单元，判断所述数据发送设备的源通讯协议类型和所述数据接收设备的目标通讯协议类型并进行转换绑定的协议类型判断绑定单元，以及，依据所述协议类型判断绑定单元的处理结果将源通讯协议数据转换为目标通讯协议数据的数据转换单元；所述数据转换单元分别与所述接口单元和协议类型判断绑定单元连接。

2.如权利要求1所述的多协议转换网关，其特征在于，所述接口单元包括2个或多个串行接口或以太网接口。

3.如权利要求2所述的多协议转换网关，其特征在于，所述串行接口为RS232接口、RS485接口或USB接口。

4.如权利要求1所述的多协议转换网关，其特征在于，所述多协议转换网关还包括总线、总线扩展接口和1个或多个总线通讯卡；其中：

所述总线扩展接口通过所述总线与数据转换单元建立连接；

所述总线通讯卡安装在所述总线扩展接口上。

5.如权利要求4所述的多协议转换网关，其特征在于，所述总线通讯卡具体采用如下通讯卡中的至少一种：RS232/RS485总线通讯卡、CANopen总线通讯卡、ProfibusDSP总线通讯卡和DeviceNet总线通讯卡。

6.如权利要求1所述的多协议转换网关，其特征在于，所述数据转换单元具体包括协议解包子单元和协议组包子单元，其中：

所述协议解包子单元根据所述协议类型判断绑定单元的输出结果，去除源通讯数据中的协议附加信息，生成并发送解包后的通讯数据；

所述协议组包子单元接收所述协议解包子单元发送的解包后的通讯数据，依据所述协议类型判断绑定单元的输出结果，为所述解包后的通讯数据添加目标通讯协议所需的协议附加信息，生成组包后的通讯数据，并通过所述接口单元提交至所述数据接收设备。

7.如权利要求6所述的多协议转换网关，其特征在于：

所述协议解包子单元具体包括CANopen解包模块、ProfibusDSP解包模块、DeviceNet解包模块、Modbus解包模块和BACnet解包模块；

所述协议组包子单元具体包括CANopen组包模块、ProfibusDSP组包模块、DeviceNet组包模块、Modbus组包模块和BACnet组包模块。