基于嵌入式技术的多协议转换系统研究
发布时间：2021-04-14 06:42
针对工业控制中不同通信协议之间通信困难的问题,文中对多协议转换技术进行深入研究,建立多协议转换系统通信模型,并基于嵌入式技术搭建多协议转换系统软硬件平台,编写总线协议驱动程序以及应用程序。实现LIN总线协议、CAN总线协议以及RS485总线协议设备的网络互连和信息交互,实验结果验证了多协议转换系统的准确可靠性,解决了不同通信协议之间通信困难的问题。
【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
0 RS485总线协议接收数据
目前国际上有繁多的现场总线标准，不同厂商生产开发的加工设备支持不同标准的协议接口，对不同加工设备之间的互联带来极大的不便。该问题解决方案可有以下两种:使管理系统支持多种不同的总线接口以挂接不同的加工设备;实现协议转换，管理系统提供单一总线协议接口，通过协议转换系统将多种不同总线协议转换成管理系统所支持总线协议，整个加工车间的参数数据通过该总线协议统一传输。第一种方案会加大管理系统的开发难度，增加资源管理系与各类加工设备之间的耦合性，不利于系统维护;因而本文实现第二种方案，通过协议转换将管理系统与加工设备彻底隔离，利于各个加工设备的添加、移除或者更换，解决不同协议通信困难问题。多协议转换系统网络通信总体构图如图1所示。用户数据以某种总线协议传输，即是在用户数据前后加上该协议的帧头和帧尾，然后装载到特定的物理层上以一定的比特流进行发送，各种总线协议的不同之处在于帧格式以及在物理总线上的比特流。因而不同总线协议之间的转换，首先需要具备物理层的支持，以实现比特流的传输，在链路层，得到一帧数据后，需要对帧格式进行转换，去掉该总线协议的帧头和帧尾，提取出用户数据，再加上另一种总线的帧头和帧尾，装载到物理层上进行传输;多协议转换系统则是支持多种总线协议帧头和帧尾的拆分以及重组，即可实现多种异构协议之间的相互转换。本文设计的多协议转换系统一端仅支持RS485总线协议接口，RS485总线接口简单，一般计算机设备均支持，另一端支持CAN总线协议接口以及LIN协议接口，实现一对多协议转换，多协议转换系统总体模型如图2所示。
通过专用的协议处理芯片来去掉和添加协议的帧头和帧尾，RS485总线协议数据帧进入多协议转换系统后，RS485总线协议处理芯片去掉RS485总线协议的帧头和帧尾，得到带有“标识头”的用户数据并写入RS485总线协议输入缓冲区，标识头标志着该数据接下来要以哪种协议发送出去，中央处理模块以LIN协议和CAN总线协议标识头为依据，去掉标识头将数据写入LIN总线协议和CAN总线协议的输出缓冲区，由其各自的协议处理芯片加上各自协议的帧头和帧尾，发送到远端;反向传输中，LIN总线协议和CAN总线协议数据帧进入多协议转换系统，去掉帧头和帧尾得到用户数据写入各自的输入缓冲区，中央处理模块将其加上各自的标识头写入RS485总线协议输出缓冲区，由RS485总线协议处理芯片加上其帧头和帧尾发送至管理系统。2 多协议转换系统设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的多通道调理电路信号显示与控制[J]. 邵焕杰,夏静. 机械制造与自动化. 2018(05)
[2]基于RS485的消防设备电源监控系统的设计与实现[J]. 吴晓娜. 测控技术. 2018(10)
[3]融合用户相似度的影视推荐系统研究[J]. 徐红艳,赵宏,王嵘冰,付瀚臣,刘逸伦. 辽宁大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]基于STM32的RS485总线多路超声波测距系统[J]. 郑昆,侯卫国,姚婧,华扬. 仪表技术与传感器. 2018(06)
[5]基于S3C2440的新型工业多协议转换器设计[J]. 吕腾超,李由,李阳. 仪表技术与传感器. 2017(10)
[6]基于ARM+交换芯片的协议转换器的设计[J]. 唐琳,方方,罗正华. 计算机测量与控制. 2016(02)
[7]基于CAN/LIN双总线电动汽车数字仪表系统的设计[J]. 江学焕,张金亮,樊红莉,高云,王志虎. 计算机工程与科学. 2015(11)
[8]智能家居中异构设备无缝集成的多协议网关设计[J]. 郭荣佐,郭进,黎明. 小型微型计算机系统. 2015(10)
[9]基于电流模的低功耗抗EMI LIN总线接收器[J]. 张正民,宁振球,金星,秦英安. 微电子学与计算机. 2015(06)
博士论文
[1]面向智能断路器的多协议通信技术研究[D]. 王计波.河北工业大学 2013
本文编号：3136863
【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
0 RS485总线协议接收数据
目前国际上有繁多的现场总线标准，不同厂商生产开发的加工设备支持不同标准的协议接口，对不同加工设备之间的互联带来极大的不便。该问题解决方案可有以下两种:使管理系统支持多种不同的总线接口以挂接不同的加工设备;实现协议转换，管理系统提供单一总线协议接口，通过协议转换系统将多种不同总线协议转换成管理系统所支持总线协议，整个加工车间的参数数据通过该总线协议统一传输。第一种方案会加大管理系统的开发难度，增加资源管理系与各类加工设备之间的耦合性，不利于系统维护;因而本文实现第二种方案，通过协议转换将管理系统与加工设备彻底隔离，利于各个加工设备的添加、移除或者更换，解决不同协议通信困难问题。多协议转换系统网络通信总体构图如图1所示。用户数据以某种总线协议传输，即是在用户数据前后加上该协议的帧头和帧尾，然后装载到特定的物理层上以一定的比特流进行发送，各种总线协议的不同之处在于帧格式以及在物理总线上的比特流。因而不同总线协议之间的转换，首先需要具备物理层的支持，以实现比特流的传输，在链路层，得到一帧数据后，需要对帧格式进行转换，去掉该总线协议的帧头和帧尾，提取出用户数据，再加上另一种总线的帧头和帧尾，装载到物理层上进行传输;多协议转换系统则是支持多种总线协议帧头和帧尾的拆分以及重组，即可实现多种异构协议之间的相互转换。本文设计的多协议转换系统一端仅支持RS485总线协议接口，RS485总线接口简单，一般计算机设备均支持，另一端支持CAN总线协议接口以及LIN协议接口，实现一对多协议转换，多协议转换系统总体模型如图2所示。
通过专用的协议处理芯片来去掉和添加协议的帧头和帧尾，RS485总线协议数据帧进入多协议转换系统后，RS485总线协议处理芯片去掉RS485总线协议的帧头和帧尾，得到带有“标识头”的用户数据并写入RS485总线协议输入缓冲区，标识头标志着该数据接下来要以哪种协议发送出去，中央处理模块以LIN协议和CAN总线协议标识头为依据，去掉标识头将数据写入LIN总线协议和CAN总线协议的输出缓冲区，由其各自的协议处理芯片加上各自协议的帧头和帧尾，发送到远端;反向传输中，LIN总线协议和CAN总线协议数据帧进入多协议转换系统，去掉帧头和帧尾得到用户数据写入各自的输入缓冲区，中央处理模块将其加上各自的标识头写入RS485总线协议输出缓冲区，由RS485总线协议处理芯片加上其帧头和帧尾发送至管理系统。2 多协议转换系统设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的多通道调理电路信号显示与控制[J]. 邵焕杰,夏静. 机械制造与自动化. 2018(05)
[2]基于RS485的消防设备电源监控系统的设计与实现[J]. 吴晓娜. 测控技术. 2018(10)
[3]融合用户相似度的影视推荐系统研究[J]. 徐红艳,赵宏,王嵘冰,付瀚臣,刘逸伦. 辽宁大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]基于STM32的RS485总线多路超声波测距系统[J]. 郑昆,侯卫国,姚婧,华扬. 仪表技术与传感器. 2018(06)
[5]基于S3C2440的新型工业多协议转换器设计[J]. 吕腾超,李由,李阳. 仪表技术与传感器. 2017(10)
[6]基于ARM+交换芯片的协议转换器的设计[J]. 唐琳,方方,罗正华. 计算机测量与控制. 2016(02)
[7]基于CAN/LIN双总线电动汽车数字仪表系统的设计[J]. 江学焕,张金亮,樊红莉,高云,王志虎. 计算机工程与科学. 2015(11)
[8]智能家居中异构设备无缝集成的多协议网关设计[J]. 郭荣佐,郭进,黎明. 小型微型计算机系统. 2015(10)
[9]基于电流模的低功耗抗EMI LIN总线接收器[J]. 张正民,宁振球,金星,秦英安. 微电子学与计算机. 2015(06)
博士论文
[1]面向智能断路器的多协议通信技术研究[D]. 王计波.河北工业大学 2013
本文编号：3136863
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3136863.html
