一种高速可配置工业协议转换器制造技术

本发明专利技术属于总线协议转换技术领域，涉及一种高速可配置工业协议转换器，采样FPGA芯片技术，包括第一串口控制器及第一串口控制器依次连接的接收组帧模块、协议转换模块、发送组帧模块和第二串口控制器；所述第一串口控制器和第二串口控制器，用于收发不同类型的工业现场总线数据；接收组帧模块，用于接收串口控制器发出的不同类型的工业现场总线数据的源协议帧，并进行校验，完成协议组帧；协议转换模块，用于提取源协议帧中的设备地址信息、功能码信息、数据写入到目标协议帧的相应位置；发送组帧模块，用于将目标协议帧计算出校验后，进行发送。本发明专利技术具有可灵活配置，支持多种协议互转且协议转换时延短达纳秒ns级别和时延固定的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高速可配置工业协议转换器
本专利技术涉及总线协议转换
，尤其涉及一种高速可配置工业协议转换器。
技术介绍
工业自动化控制系统拥有提高效率、节能降耗、节省人力成本、促进产业升级的明显效果，未来发展潜力巨大，而工业控制系统大多由多种厂家的工业设备组合而成，各厂家设备遵循的协议不同。在工业控制系统中，现场总线是普遍使用的一项通信技术，相较于其他的工业控制通信技术，从各种指标上来说可以很好的满足工业控制领域中对于监控的实时性、稳定性等要求，但是多种现场总线标准并存是现场总线的一个最大的特点。这种多种现场总线标准并存的现状在未来仍将保持，因此，要实现不同厂家、不同种类的产品，几乎所有工业控制设备都支持一种到多种现场总线协议，成熟的现场总线技术已广泛应用于很多领域，然而，很难用一种总线协议替代所有的总线协议，这涉及到总线协议之间的互转，即不同通信协议之间的转换，它能方便快速地实现对不同生产现场的控制设备进行组网，便于集中监控。现有的工业协议转换都是一对一的，比如Modbus-ASCII转Hostlink，并出厂就固定了，不可配置，而且现有的工业协本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速可配置工业协议转换器，采样FPGA芯片，其特征在于，包括：第一串口控制器、接收组帧模块、协议转换模块、发送组帧模块和第二串口控制器，所述第一串口控制器依次连接接收组帧模块、协议转换模块、发送组帧模块和第二串口控制器；/n所述第一串口控制器和第二串口控制器，用于收发不同类型的工业现场总线数据；/n所述接收组帧模块，用于接收串口控制器发出的不同类型的工业现场总线数据的源协议帧，并进行校验，完成协议组帧；/n所述协议转换模块，用于提取源协议帧中的设备地址信息、功能码信息、数据写入到目标协议帧的相应位置；/n所述发送组帧模块，用于将目标协议帧计算出校验后，进行发送。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速可配置工业协议转换器，采样FPGA芯片，其特征在于，包括：第一串口控制器、接收组帧模块、协议转换模块、发送组帧模块和第二串口控制器，所述第一串口控制器依次连接接收组帧模块、协议转换模块、发送组帧模块和第二串口控制器；
所述第一串口控制器和第二串口控制器，用于收发不同类型的工业现场总线数据；
所述接收组帧模块，用于接收串口控制器发出的不同类型的工业现场总线数据的源协议帧，并进行校验，完成协议组帧；
所述协议转换模块，用于提取源协议帧中的设备地址信息、功能码信息、数据写入到目标协议帧的相应位置；
所述发送组帧模块，用于将目标协议帧计算出校验后，进行发送。


2.如权利要求1所述的一种高速可配置工业协议转换器，其特征在于，所述接收组帧模块包括：状态机模块及状态机模块依次连接的校验模块、控制选择模块和接收组帧RAM；所述状态机模块根据源协议帧的帧头、帧尾、数据长度以及状态机模块使能校验模块对源协议帧进行校验的结果来执行状态转移，通过控制选择模块输出相应的控制信息，将源协议帧写入接收组帧RAM，并给出组帧完成指示后进行数据映射处理。


3.如权利要求2所述的一种高速可配置工业协议转换器，其特征在于，所述状态机模块包括第一状态机、第二状态机和第三状态机；所述第一状态机根据对Profibus、PPI协议的设定执行状态转移，所述第二状态机根据对ModbusRTU协议的设定执行状态转移，所述第三状态机根据对Mewtocol（ASCII），ModbusASCII，Hostlink，FINS协议的设定执行状态转移。


4.如权利要求3所述的一种高速可配置工业协议转换器，其特征在于，所述第一状态机根据对Profibus、PPI协议的设定执行状态转移，具体包括如下步骤：
1）复位进入STATE_IDLE1状态；
2）STATE1_IDLE状态满足：收到帧头0XDC或者帧头0XE5转跳到STATE1_FRAME_OK状态；
3）STATE1_IDLE状态满足：收到帧头0X10转跳到STATE1_FRAME_START状态，数据长度LNE=0X06；
4）STATE1_IDLE状态满足：收到帧头0XA2转跳到STATE1_FRAME_START状态，数据长度LNE=0X0B；
5）STATE1_IDLE状态满足：收到第1帧头0X68转跳到STATE1_FRAME_START_TEMP；
6）STATE1_FRAME_START_TEMP状态满足：收到第4字节位置帧头0X68，同时收到第2和3字节位置的LEN相等则转跳到STATE1_FRAME_START状态，数据长度LNE=0Xxx为第2和3字节LEN的值，不满足条件则回到STATE1_IDLE状态；
7）STATE1_FRAME_START状态满足：收到的字节计数的值等于LEN的值转跳到STATE1_FRAME_END状态；
8）STATE1_FRAME_END状态满足：校验通过同时帧尾值为0X16转跳到STATE1_FRAME_OK状态，不然则回到STATE1_IDLE状态；
9）STATE1_FRAME_OK执行完后回到STATE1_IDLE状态。


5.如权利要求3所述的一种高速可配置工业协议转换器，其特征在于，所述第二状态机根据对ModbusRTU协议的设定执行状态转移，具体包括如下步骤：
1）复位进入STATE2_IDLE状态；
2）STATE2_IDLE状态满足：收到串口数据进入STATE2_FRAME_RECV状态；
3）STATE2_FRAME_RECV状态满足：串口数据间隔大于等于3.5个字符则转跳到STATE2_IDLE状态；
4）STATE2_FRAME_RECV状态满足：串口数据间隔小于3.5个字符则保持在STATE2_FRAME_RECV状态。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王利强，李顺斌，牛广，张兴明，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：浙江;33