CN208015747U - 非介入式多协议网络数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种非介入式多协议网络数据采集装置，包括：网络接口模块，用于接入网络并采集网络数据；FPGA模块，与所述网络接口模块相连，用于接收所采集的网络数据并对所述网络数据进行解析处理；主网口模块，与所述FPGA模块相连，用于将所述FPGA模块解析处理后的数据发送至上位机。本实用新型提供的装置通过网络接口来采集网络中的数据，不干扰数据传输的通信链路，从而避免了测量过程对原有通信的影响；采用基于FPGA的协议转换方式实现了多协议的并行转换，减小了转换延时。

Description

非介入式多协议网络数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及网络监控技术，尤其涉及一种非介入式多协议网络数据采集装置。

背景技术

网络数据采集是监控网络运行状态的基础工作，采集得到的数据可用于网络负载分析或应用数据分析。目前，数据采集通常由网关的MCU(微控制单元)执行，采集方式为存储转发。然而网关本身作为网络数据传输设备，其执行采集时会对正常的通信带来影响，导致采集的数据可能无法反映网络的真实状况；某些网络(例如工业控制网络)中可能存在多种通信协议，需要配有多种网关才能实现数据采集；而且MCU只能串行处理数据，无法实现多个协议同时转换。

实用新型内容

本实用新型提供了一种非介入式多协议网络数据采集装置，用于解决现有技术中的上述问题。

非介入式多协议网络数据采集装置，包括：

网络接口模块，用于接入网络并采集网络数据；

FPGA模块，与所述网络接口模块相连，用于接收所采集的网络数据并对所述网络数据进行解析处理；

主网口模块，与所述FPGA模块相连，用于将所述FPGA模块解析处理后的数据发送至上位机。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的非介入式多协议网络数据采集装置是独立的装置，其通过网络接口来采集网络中的数据，不干扰数据传输的通信链路，从而避免了测量过程对原有通信的影响；该装置采用基于FPGA的协议转换方式，实现了多协议的并行转换，减小了转换延时；通过设置拨码开关使得FPGA可用于不同工作模式，以支持多种总线协议。

附图说明

图1为根据本实用新型一实施例的数据采集装置结构图；

图2为根据本实用新型另一实施例的数据采集装置结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1示出了根据本实用新型的一实施例的非介入式多协议网络数据采集装置的结构。如图1所示，所述非介入式多协议网络数据采集装置包括网络接口模块11、FPGA模块12和主网口模块13，所述网络接口模块11用于接入网络并采集网络数据；FPGA模块12与所述网络接口模块11相连，用于对所采集的网络数据进行解析处理；主网口模块13与所述FPGA模块12相连，用于将所述FPGA模块12解析处理后的数据发送至上位机。

所述“非介入式”是指本实用新型提供的网络数据采集装置不会影响网络数据传输的过程。本实用新型提供的是一种独立的网络数据采集装置，其与实施网络数据传输的网络设备(例如网关、路由器等)是分离的，通过该装置的网络接口模块11连接至网络，以被动接收的方式或者旁路通信的方式获取网络中传输的数据，不对正常的通信链路形成干扰。

网络接口模块11可以连接以太网络和RS485网络等不同类型的传输线路，拓展了网络数据采集的适用范围。网络中传输的数据可以具有多种协议格式，采集后的数据进入FPGA模块12进行处理，FPGA模块12对不同协议的数据进行解析，并对解析后的数据进行添加附加信息、重新封装等处理，之后通过主网口模块13发送到上位机进行分析。

在现有技术中，FPGA已经被应用于实现数据协议的转换，本实用新型将FPGA用于网络数据采集装置中来解析所采集的多协议数据。利用FPGA的并行处理能力，可以实现多协议的并行转换，减少了转换的延时。

图2示出了根据本实用新型另一实施例的数据采集装置结构图。在该实施例给出了图1所示实施例中各模块进一步的组成。

其中，所述从网口模块111优选地包括两个从网口A和B、网路变压器21和物理层芯片22。从网口A和从网口B之间采用信号线直连的方式，并关闭自动协商功能。从网口负责例如以太网网络中的数据的采集，并将采集后的数据经由网路变压器21和物理层芯片22传输至FPGA模块12。

其中，所述RS485接口模块112包括至少一个RS485接口23(图中示出为两个)，每个RS485接口包括RS485芯片231和输入端子232。RS485接口均为“差分转单端”的工作模式，即有两个输入端和一个输出端。以RS485接口23为例，其有两个输入端子A+和A-，两个端子的输入信号经过RS485芯片231转换为单个信号输出。RS485接口负责RS485网络中的数据的采集，并将采集后的数据传输至FPGA模块12。

其中，主网口模块13包括与FPGA连接的物理层芯片25和通过网络与上位机连接的主网口26。从网口和RS485接口采集的多种协议的数据在FPGA模块中被解析，并添加附加信息之后重新封装，通过主网口模块13发送到上位机进行分析。

进一步地，从网口模块111和RS485接口模块112的数据流向都为单向，仅将采集的数据传输至FPGA模块12，而不会有数据通过从网口或RS485接口输出至网络中。

进一步地，所述装置还包括与所述FPGA模块12相连的拨码开关模块27，用于设定RS485接口所支持的协议。通过拨码开关可以选择不同的工作状态，FPGA模块12根据拨码开关的工作状态选择不同的工作模式，以支持Modbus、Profibus等不同的协议。

进一步地，图2中包括1个从网口模块111和2个RS485接口模块112的结构是示意性的，为了实现多路通道的同时测量，该数据采集装置可以具有多个从网口模块111和更多个RS485接口模块112。

当使用该网络数据采集装置进行数据采集时，根据待采集数据的网络类型使用相应的接口，例如从网口可以接入IEEE802.3u以太网络，RS485接入支持RS485总线协议(例如Modbus)的网络。数据采集的过程是被动的，采集装置仅有数据接收通道，没有发送通道，例如将从网口A和B接入网络链路时，由于从网口A和B之间是信号线直连的，数据从该采集装置中通过后继续回到网络中传输，相当于物理上增加了一小段网线，不会干扰现有的通信；或者采取旁路的方式，将原链路上传输的数据旁路到装置内。当传输的数据进入到装置内，网络接口模块11即可实现对数据的采集，并将采集的数据发送至FPGA模块12进行协议解析和处理。对于不同RS485协议的网络，通过拨码开关可使得FPGA模块12工作在对应的模式下。经过FPGA模块12解析及处理后的数据通过主网口模块13发送至上位机，由上位机进行进一步地分析。

本实施例提供的非介入式多协议网络数据采集装置通过从网口和RS485接口来采集不同类型网络中的数据，且只支持数据的单向接收，不向网络中发送数据，不会对数据正常传输的通信链路造成干扰，从而避免了测量过程对原有通信的影响；进一步通过设置拨码开关使得FPGA可用于不同工作模式，以支持多种总线协议。

综上，本实用新型通过FPGA、接入接口等特定的模块选择以及将模块集成连接的结构设计，提供了一种多协议网络数据的采集装置，可取代现有的介入式网络数据采集方式，实现对多协议的网络数据的非介入式采集，在不影响原有系统通信的前提下开展协议数据的分析，特别地适用于工业网络等专用的网络环境中。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种非介入式多协议网络数据采集装置，其特征在于，包括：

网络接口模块，用于接入网络并采集网络数据；

FPGA模块，与所述网络接口模块相连，用于接收所采集的网络数据并对所述网络数据进行解析处理；

主网口模块，与所述FPGA模块相连，用于将所述FPGA模块解析处理后的数据发送至上位机。

2.根据权利要求1所述的网络数据采集装置，其特征在于，所述网络接口模块包括从网口模块和RS485接口模块。

3.根据权利要求2所述的网络数据采集装置，其特征在于，所述从网口模块包括两个从网口。

4.根据权利要求3所述的网络数据采集装置，其特征在于，所述两个从网口之间采用信号线直连的方式。

5.根据权利要求4所述的网络数据采集装置，其特征在于，所述从网口模块还包括网路变压器和物理层芯片，所述从网口采集的数据依次经由所述网路变压器及物理层芯片传输至所述FPGA模块。

6.根据权利要求2所述的网络数据采集装置，其特征在于，所述RS485接口模块包括至少一个RS485接口。

7.根据权利要求1-6任一所述的网络数据采集装置，其特征在于，还包括与所述FPGA模块相连的拨码开关模块，用于设定所述FPGA模块的工作模式。