CN202385128U

CN202385128U - 网关及通讯网络

Info

Publication number: CN202385128U
Application number: CN2012200062235U
Authority: CN
Inventors: 龙波; 赵志刚; 林成霖; 龚钊潮
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2022-01-06

Abstract

本实用新型公开了一种网关及通讯网络，该网关包括：第一解析模块，用于对接收的CAN数据帧进行解析；转换模块，用于将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据；第二解析模块，用于对MODBUS数据进行解析；组合模块，用于将解析后的MODBUS数据组合成MODBUS数据帧。通过本实用新型，进行CAN数据帧与MODBUS数据帧的转换，从而有利于MODBUS网络获知CAN总线网络的状态，实现将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。

Description

网关及通讯网络

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种网关及通讯网络。

背景技术

目前，空调等电器都可以组成网络进行通讯，其通讯机制通常采用CAN总线，并通过CAN总线形成内部私有的局域控制网络。

同时，目前公开的楼宇网络通常基于MODBUS协议技术组成MODBUS网络。但是，上述CAN总线网络并不能接入MODBUS网络，从而难以将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控，用户体验不高。

实用新型内容

针对CAN总线网络并不能接入MODBUS网络从而难以将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控的问题而提出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种网关及通讯网络，以解决上述问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种网关，包括：第一解析模块，用于对接收的CAN数据帧进行解析；转换模块，用于将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据；第二解析模块，用于对MODBUS数据进行解析；组合模块，用于将解析后的MODBUS数据组合成MODBUS数据帧。

优选地，转换模块包括转换子模块，用于采用字段对应的方式，将解析得到的CAN数据中的字段转换成MODBUS数据中对应的字段。

优选地，上述网关还包括：接收模块，用于接收来自MODBUS网络的查询及控制命令；反馈模块，用于反馈MODBUS数据帧。

优选地，上述网关还包括：调度模块，用于在接收模块接收到查询及控制命令之后，调度转换模块执行将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据的操作。

根据本实用新型的一个方面，还提供了一种网关，包括：第一解析模块，用于对接收的MODBUS数据帧进行解析；转换模块，用于将解析得到的MODBUS数据转换成CAN数据；第二解析模块，用于对CAN数据进行解析；组合模块，用于将解析后的CAN数据组合成CAN数据帧。

优选地，转换模块包括转换子模块，用于采用字段对应的方式，将解析得到的MODBUS数据中的字段转换成CAN数据中对应的字段。

优选地，上述网关还包括：第一发送模块，用于发送MODBUS数据帧的响应帧。

优选地，上述网关还包括：第二发送模块，用于向CAN网络发送CAN数据帧，其中CAN数据帧用于控制CAN网络中的设备。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种通讯网络，包括电器设备以及上述网关。

优选地，电器设备包括以下之一：空调、冰箱。

根据本实用新型的又一个方面，提供了一种数据处理方法，包括：对接收的CAN数据帧进行解析；将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据；对MODBUS数据进行解析；将解析后的MODBUS数据组合成MODBUS数据帧。

根据本实用新型的又一个方面，还提供了一种数据处理方法，包括：对接收的MODBUS数据帧进行解析；将解析得到的MODBUS数据转换成CAN数据；对CAN数据进行解析；将解析后的CAN数据组合成CAN数据帧。

通过本实用新型，通过进行CAN数据帧与MODBUS数据帧的转换，从而有利于MODBUS网络获知CAN总线网络的状态，实现将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的网关的结构框图一；

图2是根据本实用新型实施例的网关的结构框图二；

图3是根据本实用新型优选实施例的通讯网络的示意图；

图4是根据本实用新型优选实施例的网关CAN总线到MODBUS网络的协议转换模型示意图；

图5是根据本实用新型优选实施例的网关硬件结构的示意图；

图6是根据本实用新型实施例的数据处理方法的流程图一；

图7是根据本实用新型实施例的数据处理方法的流程图二。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型提供了一种网关，图1是根据本实用新型实施例的网关的结构框图一，如图1所示，第一解析模块11、转换模块12、第二解析模块13和组合模块14。下面对其进行详细描述。

第一解析模块11，用于对接收的CAN数据帧进行解析；转换模块12，连接至第一解析模块11，用于将第一解析模块11解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据；第二解析模块13，连接至转换模块12，用于对转换模块12转换的MODBUS数据进行解析；组合模块14，连接至第二解析模块13，用于将第二解析模块13解析后的MODBUS数据组合成MODBUS数据帧。

相关技术中，CAN总线网络并不能接入MODBUS网络从而难以将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。本实用新型实施例中，可以将CAN数据帧转换为MODBUS数据帧，从而有利于MODBUS网络获知CAN总线网络的状态，实现将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。

优选地，转换模块12包括转换子模块122，用于采用字段对应的方式，将解析得到的CAN数据中的字段转换成MODBUS数据中对应的字段。

进一步地，上述网关还包括接收模块14，用于接收来自MODBUS网络的查询及控制命令；反馈模块15，连接至接收模块14，用于在接收模块14接收到查询及控制命令之后，反馈MODBUS数据帧，这样，通过MODBUS网络的查询和反馈，可以保证MODBUS网络查询到CAN网络中的数据。

更进一步地，上述网关还包括调度模块16，连接至转换模块12和接收模块14，用于在接收模块14接收到查询及控制命令之后，调度转换模块12执行将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据的操作。这样，CAN数据不断解析但不会主动向MODBUS数据转换，只有MODBUS网络发出了查询及控制命令后才会转换。因此，可以避免占用过多网关资源进行转换操作。

本实用新型还提供了一种网关，图2是根据本实用新型实施例的网关的结构框图二，如图2所示，包括第一解析模块21、转换模块22、第二解析模块23和组合模块24。下面对其进行详细描述。

第一解析模块21，用于对接收的MODBUS数据帧进行解析；转换模块22，连接至第一解析模块21，用于将第一解析模块21解析得到的MODBUS数据转换成CAN数据；第二解析模块23，连接至转换模块22，用于对转换模块22转换的CAN数据进行解析；组合模块24，连接至第二解析模块23，用于将第二解析模块23解析后的CAN数据组合成CAN数据帧。

相关技术中，CAN总线网络并不能接入MODBUS网络从而难以将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。本实用新型实施例中，可以将MODBUS数据帧转换为CAN数据帧，从而有利于MODBUS网络对CAN总线网络进行控制，实现将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。

优选地，转换模块22包括转换子模块222，用于采用字段对应的方式，将解析得到的MODBUS数据中的字段转换成CAN数据中对应的字段。

进而，上述网关还包括：第一发送模块25，用于发送MODBUS数据帧的响应帧。本优选实施例中，通过对MODBUS数据帧发送响应帧，可以确保MODBUS数据帧的准确可靠发送，从而更加有利于MODBUS网络对CAN总线网络进行控制，实现将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。

进而，上述网关还包括：第二发送模块26，连接至组合模块24，用于向CAN网络发送组合模块24组合成的CAN数据帧，其中CAN数据帧用于控制CAN网络中的设备。本优选实施例可以实现MODBUS网络对CAN总线网络进行控制，进而实现将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。

基于上述网关，本实用新型还提供了一种通讯网络，该通讯网络可以包括电器设备以及上述任一项所述的网关。进而上述电器设备可以是空调或者冰箱。

图3是根据本实用新型优选实施例的通讯网络的示意图，如图3所示，网关向下能对接设备层的CAN通讯网络，向下提供MODBUS协议接口。每套网关最多能接入128组内机，32套外机，且能够与CAN通讯层的终端显示设备(如集中控制手操器)同时存在。

下面将以空调为例对本实用新型实施例的实现过程进行详细描述。

图4是根据本实用新型优选实施例的网关CAN总线到MODBUS网络的协议转换模型示意图，如图4所示，描述了CAN数据和MODBUS数据双向转换的过程。下面按照图4中的信号流向(1)至(4)，对MODBUS数据转换为CAN数据的字段转换过程进行详细描述。

图4中的MODBUS串行链路帧包括1Byte的地址域、1Byte的功能码、若干Byte的数据以及2Byte的差错校验。

(1)MODBUS数据解析层解析MODBUS数据，其具体可以包括BMS有效数据解析、BMS端具体类别机型解析处理。

(2)MODBUS数据转换，其具体可以包括查询信息(例如查询状态量、查询模拟量和查询网关信息)和修改信息(例如修改状态量和修改模拟量)。

(3)CAN数据转换，其具体可以包括空调机型解析、CAN端具体类别机型解析处理。

(4)CAN数据解析层解析CAN数据，其具体可以根据CAN2.0协议对CAN数据进行解析。

解析后的CAN数据组合成CAN规范的1位的帧起始位、32位的仲裁段、6位的控制段、0-64位的数据段、16位的CRC段、2位的ACK段和7位的帧结束位。其中仲裁段可以用于存储功能属性、功能类型、空调设备的MAC地址(包括一级地址和二级地址)和数据类别，数据段可以用于存储有效数据，具体包括室内机机组状态参数和故障参数、室外机机组状态参数和故障参数以及机组设备信息。

需要说明的是，CAN数据转换为MODBUS数据的过程与上述MODBUS数据转换为CAN数据的过程类似，在此不再赘述。

下面继续描述本实用新型的优选实施例一和优选实施例二。

优选实施例一

本优选实施例一描述了监测CAN总线机组数据的过程，即支持CAN功能的主芯片MCU将检验准确的CAN数据帧对应的仲裁段、控制段、数据段存储在MCU硬件寄存器中，从中解析CAN的数据。

(1)外机1下面的内机1传输出来该内机的室内环境温度、内机入管温度、内机中管温度、内机出管温度，其中的仲裁段、控制段、数据段的相关信息如表1至表5所示。

表1机组仲裁段的功能码对应表

表2机组仲裁段的空调设备MAC地址对应表

一级地址	二级地址
		外机1的MAC对应地址	内机1的MAC对应地址

表3机组仲裁段的数据类别对应表

数据类别
	Byte数据类别

表4机组控制段对应表

控制段
	有效数据长度

表5机组数据段对应表

数据字节Byte0	数据字节Byte1	数据字节Byte2	数据字节Byte3
				室内环境温度	内机入管温度	内机中管温度	内机出管温度

(2)网关通过CAN数据解析层，得到有效数据，并将有效数据通过CAN数据转换，将对应的设备(如此例中的外机1内机1的4个温度)存储在网关CAN寄存器中。

(3)适时监测更新网关存储的机组状态。

优选实施例二

本优选实施例二描述了查询空调机组信息的过程，其中空调实时响应MODBUS主设备命令反馈其机组信息。

(1)MODBUS主设备通过网关去获取外机1下面的内机1的室内环境温度、内机入管温度、内机中管温度、内机出管温度。若四个变量依次顺序排布在MODBUS协议点表寄存器中。其中，MODBUS的请求帧对应关系如表6所示。

表6MODBUS请求帧对应表

(2)网关收到该数据后，通过MODBUS解析层，解析出MODBUS主设备的请求查询及控制命令，并通过MODBUS数据转换从CAN寄存器中找到外机1下面的内机1的室内环境温度、内机入管温度、内机中管温度、内机出管温度对应值。

(3)网关反馈给MODBUS解析层，打包响应数据。其中，查询响应帧的对应关系如表7所示。

表7查询响应帧对应表

综上，本优选实施例二中，从CAN数据帧到MODBUS数据帧的转换。在网关中，CAN网络的CAN数据不断的解析但不会主动向MODBUS数据转换，只有MODBUS网络发出了查询或控制命令后才会从CAN数据向MODBUS数据转换从而传导MODBUS网络。同时，MODBUS网络也会不断的向CAN网络发出查询或控制命令，所以MODBUS网络与CAN网络之间数据的转换是不间断的。

优选实施例三

本优选实施例三描述了控制空调机组信息的过程，其中空调实时响应MODBUS主设备命令进行相应控制。

(1)MODBUS主设备通过网关去控制外机1下面的内机1的设定开/关机、设定超强风档、节能设定。其中，该三个变量的排布顺序如表8、表9所示。

表8MODBUS协议点表线圈中部分变量排布表

设定开/关机	设定超强风档	节能设定
			开	关	开

表9MODBUS的请求帧对应表

(2)网关收到该数据后，通过MODBUS解析层，解析出MODBUS主设备的请求控制命令。

(3)网关做出MODBUS主设备的控制响应帧，该控制响应帧用于表示网关收到了MODBUS控制信息。其中，该控制响应帧的对应关系如表10所示。

表10控制响应帧的对应表

(4)在发送控制响应帧的同时，网关通过MODBUS数据转换相应数据给到CAN数据转换层，网关再通过CAN解析层打包以CAN帧格式的控制帧，其中含有MODBUS发来的外机1下面的内机1的设定开/关机、设定超强风档、节能设定信息。

(5)网关将该CAN控制帧发到空调网络层，以便机组根据网关的CAN控制帧受控并做出响应。其中的仲裁段、控制段、数据段的相关信息如表11至表15所示。

表11网关仲裁段的功能码对应表

表12网关仲裁段的空调设备MAC地址对应表

一级地址	二级地址
		外机1的MAC对应地址	内机1的MAC对应地址

表13网关仲裁段的数据类别对应表

数据类别
	Bit数据类别

表14网关控制段对应表

控制段
	有效数据长度

表15网关数据段对应表

综上，本优选实施例三中MODBUS数据帧通过MODBUS数据解析层解析数据后，通过MODBUS数据转换从而转换成CAN数据格式，然后再通过CAN数据解析层解析成CAN数据帧格式，最后组合成CAN数据帧，从而完成从MODBUS数据帧到CAN数据帧的转换，

为了进一步描述上述网关，本实用新型还提供了上述网关的一种实现方式。

图5是根据本实用新型优选实施例的网关硬件结构的示意图，如图5所示，网关硬件包括供电电源模块、通讯电路模块、存储电路模块、显示电路模块、其他外围电路模块。下面对其进行详细描述。

供电电路接口采用宽电压接线端子和弱电接线端子，采用85V～240V宽电压输入或者24VDC直接接入两种供电方式。客户既可以根据不同国家地域实际情况提供强电电源给网关供电，又可以采用通用的24VDC给网关供电，使得供电方式可选择。结合实际工程情况，灵活选取供电方式，可操作性更加方便。即宽电压转为弱电的供电开关电源控制器单独成一个主板，网关支持弱电24VDC供电，通过网关模具结构，客户根据需要提供85V～240V宽电压或者直接24VDC供电。

通讯电路使用CAN接口接线端子和MODBUS接线端子或RJ45网口。使得网关能对接一条CAN空调总线网络，采用CANbus 2.0的扩展帧或标准帧，通过定义不同的仲裁段功能码，具有查询和管理空调设备IP身份标识、监测空调设备运行状态、进行普通单台设备控制和分组设备控制、IP冲突报警和出错提示功能等功能。实现网关对于不同工程位置的空调设备进行网络标识，能够监测和控制设备，且能提供分区域和楼层控制的分组功能码方式，并有完善的CAN通讯错误机制处理，确保CAN通讯网络接入正常。

通讯电路也使得网关能接入MODBUS通讯网络，支持寄存器、线圈读写功能，以实现监测和控制空调信息。

作为MODBUS从设备，基于MODBUS标准功能码定义，扩展设置分组组号、读取分组组号、分组控制下发功能码，分组控制是上位机(BMS)对网络中组号相同的控制对象单元(例如本方案中的室内机空调设备)进行同时控制，以达到快速控制的目的。分组控制仅用于写操作，网关不需要回复，上位机(BMS)通过读取有效数据帧命令计数器可判定控制是否成功。

MODBUS协议中除了的空调状态参数和故障参数外，还包括丰富的锁定机组运行状态的功能，远程锁定控制(即屏蔽手操器所有按键功能)、远程监控屏蔽温度(即屏蔽手操器温度调节功能)、远程监控屏蔽模式(即屏蔽手操器模式调整功能)、远程监控屏蔽开关机功能(即屏蔽手操器开关机设定功能)。远程监控软件控制功能不受屏蔽影响。还含有制冷制热节能温度限制功能，当制冷节能起作用时，使得设定温度不低于节能温度下限，当制热节能起作用时，使得设定温度不高于节能温度下限。此类功能有利于酒店式或办公式大楼的智能自动化远程管理空调设备。

USB HOST通讯方式，实现通过U盘自动升级网关程序的功能，并通过显示屏查看显示网关设备版本信息。通过销售人员或代理商，在客户需要网关的扩展或升级功能时，通过此种方式不用更改客户的网关硬件，也能满足客户的需求。

存储电路通过SD卡存储大容量的机组重要运行数据，满足空调分户计费数据备份需求，并通过SDRAM方式记录故障前一段时间机组运行状态以便上位机(BMS)需要时能被快速读取，并掉电记忆网关重要信息，提供实时时钟RTC。

显示电路包括LED指示灯、数码管、LCD屏，显示网关各模块功能的运行状态。便于客户查看或工程调试人员联调网关设备。

其他外围电路模块主要包括复位电路、外部晶振、程序调试接口、按键电路、I/O控制等，其中I/O控制输入输出实现火灾、门禁联动空调设备。

本实用新型还提供了一种数据处理方法，图6是根据本实用新型实施例的数据处理方法的流程图一，如图6所示，包括如下的步骤S602至步骤S608。

步骤S602，对接收的CAN数据帧进行解析。

步骤S604，将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据。

步骤S606，对MODBUS数据进行解析。

步骤S608，将解析后的MODBUS数据组合成MODBUS数据帧。

本实用新型还提供了一种数据处理方法，图7是根据本实用新型实施例的数据处理方法的流程图二，如图7所示，包括如下的步骤S702至步骤S708。

步骤S702，对接收的MODBUS数据帧进行解析。

步骤S704，将解析得到的MODBUS数据转换成CAN数据。

步骤S706，对CAN数据进行解析。

步骤S708，将解析后的CAN数据组合成CAN数据帧。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

综上所述，根据本实用新型的上述实施例，提供了一种网关及通讯网络。通过本实用新型，通过进行CAN数据帧与MODBUS数据帧的转换，从而有利于MODBUS网络获知CAN总线网络的状态，实现将空调等电器融入楼宇网络进行联调联控。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种网关，其特征在于包括：

第一解析模块，用于对接收的CAN数据帧进行解析；

转换模块，用于将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据；

第二解析模块，用于对所述MODBUS数据进行解析；

组合模块，用于将解析后的MODBUS数据组合成MODBUS数据帧。

2.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，所述转换模块包括转换子模块，用于采用字段对应的方式，将解析得到的CAN数据中的字段转换成MODBUS数据中对应的字段。

3.根据权利要求1所述的网关，其特征在于，还包括：

接收模块，用于接收来自MODBUS网络的查询及控制命令；

反馈模块，用于反馈所述MODBUS数据帧。

4.根据权利要求3所述的网关，其特征在于，还包括：调度模块，用于在接收模块接收到查询及控制命令之后，调度所述转换模块执行将解析得到的CAN数据转换成MODBUS数据的操作。

5.一种网关，其特征在于包括：

第一解析模块，用于对接收的MODBUS数据帧进行解析；

转换模块，用于将解析得到的MODBUS数据转换成CAN数据；

第二解析模块，用于对所述CAN数据进行解析；

组合模块，用于将解析后的CAN数据组合成CAN数据帧。

6.根据权利要求5所述的网关，其特征在于，所述转换模块包括转换子模块，用于采用字段对应的方式，将解析得到的MODBUS数据中的字段转换成CAN数据中对应的字段。

7.根据权利要求5所述的网关，其特征在于，还包括：第一发送模块，用于发送所述MODBUS数据帧的响应帧。

8.根据权利要求5所述的网关，其特征在于，还包括：第二发送模块，用于向CAN网络发送所述CAN数据帧，其中所述CAN数据帧用于控制所述CAN网络中的设备。

9.一种通讯网络，其特征在于包括电器设备以及权利要求1至8中任一项所述的网关。

10.根据权利要求9所述的通讯网络，其特征在于，所述电器设备包括以下之一：空调、冰箱。