基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器及协议转换方法技术

本发明专利技术公开了一种基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器及协议转换方法。该网络协议转换器包括微处理器、上端接口拓展电路、下端接口拓展电路、存储器和电源电路。方法为：上位机发送TCP/IP协议至微处理器，判断数据是否符合通信协议，若不符合则请求上位机重新发送数据，若符合则保存至存储器并重新编码，发送给下位机；下位机接收到自由协议后进行检验，并采集自由协议响应数据，反馈至微处理器；微处理器判断数据是否符合协议规格，若否则请求上位机重新发送数据，若是则进行协议转换并发送给上位机。本发明专利技术能够实现自由协议与Modbus RTU协议、TCP/IP协议之间的相互转换，满足现场级控制和远程控制的需求，具有良好的通用性和适用性。

Network protocol converter and protocol conversion method based on software and hardware protocol stack

【技术实现步骤摘要】
基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器及协议转换方法
本专利技术涉及通信
，特别是一种基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器及协议转换方法。
技术介绍
随着现代化的程度越来越高，现代通信控制系统发展成了一种由各种传感器、控制器、执行器以及各种具有具体功能的子系统构成的具有复杂结构的控制网络，比如，传感模块就由传感器、转换器与发射器组成；数据采集与监控系统作为控制系统中的关键子系统，通常由大量的传感模块、发射器及控制器组成；而现代通信控制系统普遍采用可编程控制器(ProgrammableController,PLC)通常集成了发射器与控制器，用于进行具体功能过程的控制。因此，现代通信控制系统通常以PC机或一台PLC为上位机，通过网络的连接和通讯协议的支持，对多个如PLC等现场工控子设备下位机进行集中管理，并与之进行实时的数据交换与处理的系统，例如CN105137928A公开的一种全自动化生产线数据采集系统，包括现场数据采集网络单元与远程上位机单元，该数据采集网络单元包括多个底层模块、下位机与中位机，其相互之间通过网络连接形成三层架构，其中底层模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器，其特征在于，包括微处理器(101)及连接至微处理器的电源电路(102)、电源指示灯(103)、上端接口拓展电路(104)、下端接口拓展电路(105)、转换器状态指示灯(106)和存储器(107)；/n所述上端接口拓展电路(104)，包括串行通讯接口(1043)、以太网接口(1044)、硬件协议栈芯片(1041)和软件协议栈芯片(1042)，其中串行通讯接口(1043)实现微处理器(101)与Modbus网络的连接，以太网接口(1044)实现微处理器(101)与以太网的连接；/n所述下端接口拓展电路(105)包括多个与下位机一一对应连接的串行通讯接口...

【技术特征摘要】
1.一种基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器，其特征在于，包括微处理器(101)及连接至微处理器的电源电路(102)、电源指示灯(103)、上端接口拓展电路(104)、下端接口拓展电路(105)、转换器状态指示灯(106)和存储器(107)；
所述上端接口拓展电路(104)，包括串行通讯接口(1043)、以太网接口(1044)、硬件协议栈芯片(1041)和软件协议栈芯片(1042)，其中串行通讯接口(1043)实现微处理器(101)与Modbus网络的连接，以太网接口(1044)实现微处理器(101)与以太网的连接；
所述下端接口拓展电路(105)包括多个与下位机一一对应连接的串行通讯接口。


2.根据权利要求1所述的基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器，其特征在于，所述微处理器(101)采用STM32F103系列芯片；所述硬件协议栈芯片(1041)采用M5500系列协议芯片；所述软件协议栈芯片(1042)采用ENC28J60系列以太网控制芯片；所述上端接口拓展电路(104)的串行通讯接口(1043)采用RS232接口或RS485接口；所述下端接口拓展电路(105)的串行通讯接口采用RS232接口或RS485接口。


3.一种基于软件与硬件协议栈的网络协议转换器的协议转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：上位机(20)的数据同时输入硬件协议栈芯片(1041)和软件协议栈芯片(1042)，根据通信要求以及数据中的协议栈芯片选择位CS，选择使用上端接口拓展电路(104)中的硬件协议栈芯片(1041)或软件协议栈芯片(1042)进行通信；
步骤2：上位机(20)根据所请求的数据，通过选择的硬件协议栈芯片(1041)或软件协议栈芯片(1042)发送TCP/IP协议至网络协议转换器的微处理器(101)，同时启动上位机(20)内部的定时器定时，以检验上位机(20)与协议转换器(10)之间的线路是否通畅，若超过定时器的设定计时，上位机(20)仍未收到微处理器(101)的上传数据，则判定上位机(20)与协议转换器(10)之间的线路出现故障，发送故障信号；
步骤3：微处理器(101)通过轮询函数convertInit()查询其通道端口是否接收到上位机(20)发来的数据，如果接收到上位机(20)发来的数据，则通过预设的数据位和校验位判断数据是否符合通信协议，若符合则执行步骤4，若不符合则返回错误信号至上位机(20)，请求上位机(20)重新发送数据；
步骤4：微处理器(101)执行netconn_accept(Conn)函数把接收到的TCP/IP协议保存至存储器(107)并释放信号量OSSemPost(Semp)执行函数Parse(void*p_arg)，将TCP/IP协议重新编码成下位机所需要的自由协议传输帧，通过下端接口拓展电路(105)发送给相应的下位机；同时启动协议转换器(10)内部的定时器进行定时，用于检验协议转换器(10)与下位机(20)之间的线路是否通畅，若微处理器(101)在定时器的定时时间内接收到下位机(20)返回的自由协议响应数据，则执行步骤6；若微处理器(101)在定时器的定时时间内未接收到下位机(20)返回的自由协议响应数据，则转到步骤5，请求下位机(20)重新发送自由协议响应数据；
步骤5：下位机(20)接收到自由协议后进行检验，并根据自由协议中的请求采集自由协议响应数据，通过下端接口拓展电路(105)反馈至微处理器(101)；
步骤6：微处理器(101)接收到自由协议响应数据后，判断自由协议...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵一鹤，刘晓波，李洪涛，任煜，张昳，程洪欢，孙鑫，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32