CN2686217Y - 一种现场设备通讯的通信适配器 - Google Patents

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CN2686217Y CN 200420021045 CN200420021045U CN2686217Y CN 2686217 Y CN2686217 Y CN 2686217Y CN 200420021045 CN200420021045 CN 200420021045 CN 200420021045 U CN200420021045 U CN 200420021045U CN 2686217 Y CN2686217 Y CN 2686217Y
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刘健
许永平
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Abstract

本实用新型涉及一种用于现场总线设备通讯的通信适配器，包括CPU、主电源电路、状态指示单元、节点地址设定单元、设备类型选择单元，上层网络信息处理单元和下层设备信息处理单元。上述数据传输结构是一个主/从结构，上层网络是下层设备主站，从站对主站的请求进行响应。上层信息处理单元，通过主CPU单元对主站的请求进行解释、分析，将合理的请求以下层设备支持的协议方式，通过下层设备信息处理单元发送给下层设备，下层设备信息处理单元接收设备的响应，由CPU单元对响应进行校验，并将其数据进行协议转换，以主站支持的协议数据方式，通过上层网络信息处理单元送给主站。该适配器将低端设备连接到高端上层网络，解决高低端网络通讯不匹配而产生的数据阻塞，为多种设备提供协议转换，具有一定的通用性。

Description

一种现场设备通讯的通信适配器
技术领域：
本实用新型涉及一种DeviceNet现场总线用通信适配器，更确切地说是在Modbus协议和DeviceNet协议之间进行协议转换的一种通信适配器。
背景技术
随着科学技术的发展，一种DeviceNet总线技术被开发出来，在改变一些领域的面貌。
DeviceNet总线技术采用数据总线，由主站只要引出两根或很少的几根线，就可以将各现场设备连接起来，为设备提供配置，监视、控制和诊断等功能。
总线技术的发展给低压电器产品带来极大的冲击，而目前低压配电领域的产品还无法接入DeviceNet网络，组成一个DeviceNet总线型配电系统。为设备增加DeviceNet接口基本上的两种做法：一是采用DeviceNet接口设计和产品功能设计完全融合在一起，共用一个软硬件资源；另外一种做法是DeviceNet接口设计和产品功能设计独立进行，两者通过某种方式(串行口，并行口等等)进行数据交换。这两种做法各有利弊：第一种做法，数据交换比较快，但CPU负担比较重，而且不具有灵活性，设备无法自由选择是否带有DeviceNet接口；第二种做法，设备可以自由选择是否提供DeviceNet接口，但是增加了个中间数据交换环节，要采取有效措施保证通信质量。
由于DeviceNet网络数据的多样性和交换的灵活性，两种做法共同的问题是要为不同的设备设计不同的DeviceNet接口转换器。DeviceNet网络没有完整、集成的协议芯片，因此各设备制造商都要研究、开发DeviceNet协议，开发周期比较长，投入也比较大。目前，国内外的DeviceNet适配器只能将设备的某些固定数据包发送给主站，灵活性、实用性很差，只是部分实现了DeviceNet协议，无法体现DeviceNet网络的优势。
如上海埃通电气股份有限公司张戟公开的题为“基于DeviceNet总线的从设备通信适配器设计”(“单片机与嵌入式系统应用”2000，(8)，-38～41)。文中提到基于DeviceNet总线的泵/阀控制器从设备通信适配器用于智能泵/阀控制器与DeviceNet网络之间的通信设备，用于在智能泵/阀控制器和DeviceNet网络主设备之间交换I/O数据和其他设定数据。它是一个独立的从设备通信适配器，包括CPU、双向RAM、控制器收发器、微型开关、电源电路。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种有效、智能、通用的DeviceNet通信适配器，将多种现场设备方便、高速、高质量地接入DeviceNet网络，组成一个智能监控系统。
为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：该通信适配器包括主CPU单元，主电源四路、状态指示单元、节点地址设定单元、设备类型选择单元、上层网络信号处理单元和下层设备信号处理单元，上述电路的数据传输是一个主/从传输结构。为了提高通信速率和通信质量，在主CPU单元内存储了自动波特率检测程序，信号发送流程程序，信号接收流程程序，协议转换匹配流程程序。
上述的程序构成的软件和硬件相结合，便可以解决网络协议转换和匹配问题。
本实用新型的效果：采用该种适配器，它的接线与控制方式，可以大大节省导线数量，安全可靠，并能有效降低整个系统投资，有明显的经济效益。
附图说明：
图1为本实用新型的通信适配器的电气原理框图；
图2为本实用新型的通信适配器的电气原理框图的线路图；
图3为本实用新型的自动波特率检测程序流程图；
图4为本实用新型主程序流程图；
图5为本实用型的设备端信号发送、接收程序的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步地说明。
如图1所示，这是本实用新型的通信适配器的电气原理框图。该通信适配器中，包括一主CPU单元1、状态指示单元3、主电源回路2，上层端口A、上层网络信号处理单元4、下层设备信号处理单元5、下层端口B，上述电路的数据传输是一个主/从传输结构，即从DeviceNet网络传输到设备接口。主电源回路分别与上层网络信号处理单元4、主CPU单元1、下层设备信号处理单元5连接供电。
如图2所示，这是通信适配器电气框图的具体线路。
所述的主CPU单元1选用T89C51CC01芯片，ISP下载，有1K的存储RAM，该CPU处理速度较快，存储空间大，支持在线编程，有利于产品升级，只要重新烧写软件即可。
所述的主电源回路2包括滤波电路和开关稳压器，由电阻R、电容C、电感元L等件组成，在线路中提供5V供电。
所述的状态指示单元是两个双色指示灯用来指示电源状态和网络状态的电路，在CPU单元中，固化的程序根据电源状态和网络状态控制两组指示灯，它包括电阻R6～R9和发光二极管。
所述的上层通道信号处理器4和下层通道信号处理器5是提供网络和设备之间协议转换，数据交换通道，用于同上层网络与下层设备的通信。它由集成块U2和电容C6、C9组成，由集成块U6、电阻R12～R16组成。
所述的上层端口A和下层端口B，上层网络是下层设备的主站，由主站发起和从站的通信，从站对主站的请求进行响应。数据传输的顺序：上层信号处理单元4接收上层网络主站的请求，通过主CPU单元1对主站的请求信号进行解释、分析，将合理的请求以下层设备支持的协议方式，通过下层设备信号处理单元5发送给下层设备。
如图3～图5所示，这是几种软件的流程程序如图3所示，这是自动波特率检测程序流程图。
该流程通过软件方式检测网络波特率。在启动时，先将波特率设置成125K模式，同时允许接收和错误中断。如果在CAN总线上产生错误，软件就将波特率设置成较高的波特率。在连续2条信息成功地接收后，CAN芯片已检测正确的位速率，进入正常收发模式，此时，即这个节点上能像系统其他激活的CAN节点一样工作。
如图4所示，这是本发明的通信适配器的主程序流程图，该程序涉及到设备数据交换问题。主程序包括下列步骤：901主程开始到902设备类型识别，经过识别后到903模块网络LED测试，到904 DeviceNet通信初始化到905CAN控制芯片初始化再到906智能芯片MCU初始化，到907刷新看门狗定时器，最后到908与设备数据交换处理。
如图5所示，这是本发明的通信适配器的与设备端数据交换流程图，该流程主要包括发送请求部分和处理接收部分。其发送和接收的步骤是：步骤101为判断是否有等待发送的请求，步骤101，若为否，便到步骤110判断设备有效响应是否为真。若为是，便到步骤102，步骤102若为是，便进入步骤103判断有控制命令等待发送(优先级最高)，步骤103若为是，便进入步骤104发送请求，发送间隔定时器清零，重新计时然后跳转到步骤110，步骤103若为否，便进入步骤105判断是否有设定读配置参数请求等待发送，步骤105若为是，便进入步骤106判断是否连续两次没有得到响应，步骤106若为是，便进入步骤107从请求队列中删除该请示，向上层网络报告然后转到步骤110，步骤106若为否，则进入步骤109发送相应请求，发送计数累加，发送间隔定时器清零，则进入步骤110判断设备有效响应标志是否为真；步骤105若为否，则进入步骤108发送读实时工作数据请求，并从请求队列中删除该请求，发送间隔定时器清零，然后进入步骤110判断设备有效响应标志是否为真；步骤110若为是，则进入步骤111控制命令响应或读/写配置参数响应，步骤110若为否，返回步骤101判断是否有等待发送请求，步骤111若为是，则进入步骤112从请求队列中删除该请求向上层网络发送响应数据，设备正确响应标志设为假，然后便返回步骤101判断是否有效等待发送的请求，步骤111若为否，便进入步骤113用接收到的数据刷新实时数据映射区，设备正确响应标志设为假，然后重新返回步骤101。需要指出的是，步骤101有待发送的请求，是通过CAN中断接收DeviceNet的请求，并进行协议转换得到的，步骤112向上层网络发送响应数据时要作协议转换。

Claims (5)

1、一种用于现场总设备通讯的通信适配器，包括一微处理器(1)、主电源回路(2)、状态指示单元(3)控制器和信息收发器，其特征在于：增设了上层端口A和下层端口B；
所述的微处理(1)是CPU芯片(1)，主电源电路(2)，实现了通过DeviceNet网络供电；
所述的信息收发器是独立的上层通道信号处理单元(4)和下层通道信号处理单元(5)；
所述的状态指单元(3)是用两个双色指示灯用来指示电源状态和网络状态的指示电路；
上述电路信息传输是一个主/从传输结构，上层网络是下层设备的主站，由主站发起和从站的通信，从站对主站的请求进行响应，因此数据传输顺序：上层信息处理单元(4)接收上层网络的请求，通过CPU(1)处理，将合理的请求，通过下层设备信号处理单元(5)发给下层设备，经过CPU单元(1)校验，通过上层网络处理单元(4)发送给主站；该适配器的主CPU中存储了自动波特率检测程序，主程序以及设备端信号发送、接收程序。
2、如权利要求1所述的通信适配器，其特征在于：
所述的主CPU单元(1)选用的是处理速度快、存储空间大、支持在线编程的T89C51CC01芯片。
3、如权利要求1所述的通信适配器，其特征在于：
所述的主电源回路包括滤波器和开关型稳压器，由电阻、电容、电感R、C、L组成，向适配器提供5V电源。
4、如权利要求1所述的通信适配器，其特征在于：
所述的上层通道信号处理单元(4)和下层通道信号处理单元(5)，是提供网络和设备之间协议转换、数据转换的通道，主要由集成块U2和电容C6、C9组成以及集成块U6、电阻R12、R13～R16组成。
5、如权利要求1所述的通信适配器，其特征在于：
所述的上层端口A和下层端口B，其上层网络是下层设备的主站，由主站发起和从站的通信，并请求响应，其组成包括J1和J7。
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