專利名稱：一種profibus協(xié)議轉(zhuǎn)modbus協(xié)議的總線橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋。
背景技術(shù)：
PR0FIBUS是由Siemens等公司開發(fā)的一種國際化的、開放的、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PR0FIBUS的開發(fā)始于1987年，1989年立項為德國標(biāo)準(zhǔn)Dmi9245，1996 年3月被批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170 V2,并于2000年成為IEC61158國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一。 我國于2001年正式批準(zhǔn)PR0FIBUS成為我國的機械行業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線國家標(biāo)準(zhǔn)。與其它通用總線相比，PR0FIBUS總線可支持的通訊速率最高，現(xiàn)已達到12M/ s。據(jù)統(tǒng)計，在國際總線市場中，PR0FIBUS總線占有率達到了 20%，而在國內(nèi)總線市場中， PR0FIBUS總線占有率則達到30% -40%以上。PR0FIBUS總線在電氣自動化和設(shè)備自動化的快速數(shù)據(jù)交換中，應(yīng)用最為廣泛。在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛的PLC等控制器多數(shù)都配備 PR0FIBUS總線接口，而變頻器、傳感器、自動閥門等設(shè)備則主要配備MODBUS總線接口，因此，兩者需要一個通訊適配器，總線橋便是用來充當(dāng)這個角色的?？偩€橋的典型應(yīng)用系統(tǒng)如圖1所示，SINEE變頻器等MODBUS總線設(shè)備通過PFB-MDOl總線橋連接于PR0FIBUS-DP總線上，即可通過PFB-MDOl總線橋與PR0FIBUS主站進行通信。綜上所述，通過現(xiàn)有的總線橋可以實現(xiàn)MODBUS總線設(shè)備與PR0FIBUS主站的通信。 然而，現(xiàn)有的采用PR0FIBUS-DP協(xié)議的總線橋(轉(zhuǎn)換卡)在主站組態(tài)配置時比較復(fù)雜，并且在功能上也有一定的局限性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋在主站組態(tài)配置時比較復(fù)雜，并且在功能上也有一定的局限性的問題。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋，所述總線橋包括主控制板，所述主控制板包括按順序依次連接的第一 RS485轉(zhuǎn)換器、第一光電隔離器、協(xié)議芯片、微控制器、第二光電隔離器和第二 RS485轉(zhuǎn)換器，所述微控制器包括與所述協(xié)議芯片連接，用于對所述總線橋的系統(tǒng)進行初始化的系統(tǒng)初始化模塊；與所述系統(tǒng)初始化模塊連接，用于在對所述總線橋的系統(tǒng)進行初始化后，進入從站初始化參數(shù)階段，以使從站完成等待參數(shù)化的從站初始化參數(shù)模塊；與所述從站初始化參數(shù)模塊連接，用于當(dāng)從站完成等待參數(shù)化后，根據(jù)主站的請求組態(tài)信息，對從站輸入輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進行配置的從站組態(tài)配置模塊；與所述從站組態(tài)配置模塊連接，用于在完成從站組態(tài)配置后，對PR0FIBUS數(shù)據(jù)與 MODBUS數(shù)據(jù)進行處理的數(shù)據(jù)處理模塊。[0011]進一步地，所述主控制板還包括連接于所述協(xié)議芯片和所述微控制器之間，用于將所述協(xié)議芯片和外部RAM的地址劃分開來的鎖存器和反相器；所述鎖存器還與所述外部RAM連接。進一步地，所述總線橋還包括與所述主控制板通過插針連接的電源板。在本實用新型中，PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋中的微控制器根據(jù)主站的請求，自動完成從站參數(shù)初始化、組態(tài)配置和數(shù)據(jù)處理，使得用戶只需在PR0FIBUS主站對PR0FIBUS總線橋作個簡單的配置就可在線對MODBUS從站設(shè)備進行所有的操作，功能更加強大。如，只要在主站組態(tài)配置時加入一條讀單個參數(shù)的報文，無需加入數(shù)量繁多的報文，就可實現(xiàn)在線對從站MODBUS設(shè)備所有參數(shù)的讀取，方便實用。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋的典型應(yīng)用系統(tǒng)的示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實用新型實施例提供的PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。在本實用新型實施例中，PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋中的微控制器根據(jù)主站的請求，自動完成從站參數(shù)初始化、組態(tài)配置和數(shù)據(jù)處理，使得用戶只需在PR0FIBUS 主站對總線橋作個簡單的配置就可在線對MODBUS從站設(shè)備進行所有的操作，功能更加強大。圖2是本實用新型實施例提供的PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋的結(jié)構(gòu)框圖，為了便于說明，僅示出了本實用新型實施例相關(guān)的部分。在本實施例中，該總線橋包括電源板21和主控制板22。電源板21和主控制板22通過插針實現(xiàn)連接，當(dāng)把本實用新型實施例提供的總線橋作為嵌入式模塊直接嵌入到接口兼容的變頻器等MODBUS產(chǎn)品中時，不需要電源板21，當(dāng)把本實用新型實施例提供的總線橋作為獨立的產(chǎn)品時，需要配備電源板21為主控制板22 提供工作電源，這樣可以提高本實用新型的靈活性、多樣性。其中，主控制板22包括第一 RS485轉(zhuǎn)換器31、第一光電隔離器32、協(xié)議芯片33、微控制器；34、第二光電隔離器35、第二 RS485轉(zhuǎn)換器36、鎖存器37、外部RAM38、反相器39和晶振40。第一 RS485轉(zhuǎn)換器31與PR0FIUBS總線連接，PR0FIUBS總線上的數(shù)據(jù)由第一 RS485轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換成TTL信號后，經(jīng)過第一光電隔離器32進行光電隔離后，傳輸給協(xié)議芯片 33，協(xié)議芯片33通過中斷方式通知微控制器34，微控制器34再通過地址總線和數(shù)據(jù)總線訪問協(xié)議芯片33，讀取通過協(xié)議芯片33轉(zhuǎn)換生成的MODBUS數(shù)據(jù)，并傳輸給第二光電隔離器 35進行光電隔離后，把MODBUS數(shù)據(jù)經(jīng)第二 RS485轉(zhuǎn)換器36發(fā)送到MODBUS總線上。MODBUS總線上的數(shù)據(jù)會通過串口中斷方式通知微控制器34對其進行處理，轉(zhuǎn)換成PR0FIBUS格式數(shù)據(jù)寫入?yún)f(xié)議芯片33內(nèi)部緩沖區(qū)發(fā)送到PR0FIBUS總線上。鎖存器37和反相器39把協(xié)議芯片33和外部RAM38的地址劃分開來，實現(xiàn)了對協(xié)議芯片33和外部RAM38的讀寫操作。其中，電源板21的輸入電壓是MV，輸出兩路獨立的5V電源，當(dāng)把本實用新型實施例提供的PR0FIBUS總線橋作為獨立的產(chǎn)品時，兩路獨立的5V電源中的一路提供給主控制板22的第一光電隔離器32和第二光電隔離器35，另一路提供給除第一光電隔離器32和第二光電隔離器35以外的其它IC和元器件，這樣可以達到較強的抗干擾性。在本實施例中，鎖存器37采用SL74HC573，反相器39采用SN74LVC14ADR，協(xié)議芯片 33 采用 SPC3，SP3 全名 SIMENS PROFIBUS C0NTR0LER,是一種用于 PR0FIUBS-DP 開放式工業(yè)現(xiàn)場總線智能化接口芯片，可廣泛用于工業(yè)自支化和樓宇管理自動化中的單片機接口。微控制器34對協(xié)議芯片33進行讀寫操作，根據(jù)PR0FIUBS主站的請求，進行 MODBUS從站的參數(shù)設(shè)置和組態(tài)配置，完成通信鏈路的搭建。所述微控制器34包括系統(tǒng)初始化模塊41、從站初始化參數(shù)模塊42、從站組態(tài)配置模塊43和數(shù)據(jù)處理模塊44。系統(tǒng)初始化模塊41用于對總線橋的系統(tǒng)進行初始化，包括對協(xié)議芯片33初始化、 工作方式設(shè)置、時鐘設(shè)置、中斷的設(shè)置、內(nèi)存初始化等等；從站初始化參數(shù)模塊42用于在對系統(tǒng)進行初始化后，進入從站初始化參數(shù)階段， 設(shè)置從站地址等，初始化后，從站完成等待參數(shù)化；從站組態(tài)配置模塊43用于當(dāng)從站完成等待參數(shù)化后，根據(jù)主站的請求組態(tài)信息， 對從站進行組態(tài)配置，所述組態(tài)配置包括定義主站和從站之間進行交換的輸入輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和長度等信息；數(shù)據(jù)處理模塊44與從站組態(tài)配置模塊43連接，用于在完成從站組態(tài)配置后，對 PROFIBUS數(shù)據(jù)與MODBUS數(shù)據(jù)進行處理，進入數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。數(shù)據(jù)交換狀態(tài)即從站的初始化參數(shù)、組態(tài)配置都正確完成，并且通過了主站的從站診斷，數(shù)據(jù)將按照配置的規(guī)則進行傳輸和交換。在數(shù)據(jù)交換狀態(tài)，仍然允許主站對從站進行診斷、參數(shù)設(shè)置、組態(tài)配置等其它請求。 請求一旦被響應(yīng)則返回到相應(yīng)的狀態(tài)，完成相應(yīng)配置后再次進入數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。本實用新型提供的總線橋，支持完整的RP0FIBUS-DP協(xié)議；總線最大傳輸速率為 12Mbit/s，波特率自適應(yīng)；支持同步和凍結(jié)模式；可選從站地址1 127 ；支持03H、06H、10H 這3種MODBUS RTU功能碼；PROFIBUS輸入/輸出數(shù)據(jù)量可自由設(shè)定，最大PROFIBUS輸入/ 輸出數(shù)據(jù)量① Input Bytes+Output Bytes ( 344Bytes② Max Input Bytes ( 224Bytes③ Max Output Bytes ( 224Bytes圖3中的虛線框為PROFIBUS總線橋的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理框圖，首先是由PR0FIUBS 主站發(fā)出請求數(shù)據(jù)，總線橋的協(xié)議芯片接收后保存該請求數(shù)據(jù)至PROFIBUS輸入數(shù)據(jù)緩沖
5區(qū)，由微控制器對輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行處理后通過MODBUS輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)傳輸至MODBUS從站，MODBUS從站接收到數(shù)據(jù)后響應(yīng)，微控制器接收MODBUS從站的響應(yīng)，并將存儲在MODBUS輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行處理后寫入?yún)f(xié)議芯片，由協(xié)議芯片再上傳給 PR0FIBUS主站，由此完成一個周期的數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型實施例，PR0FIBUS總線橋中的微控制器根據(jù)主站的請求，自動完成從站參數(shù)初始化、組態(tài)配置和數(shù)據(jù)處理，使得用戶只需在主站對PR0FIBUS總線橋作個簡單的配置就可在線對MODBUS從站設(shè)備進行所有的操作，功能更加強大。如，只要在主站組態(tài)配置時加入一條讀單個參數(shù)的報文，無需加入數(shù)量繁多的報文，就可實現(xiàn)在線對MODBUS從站設(shè)備所有參數(shù)的讀取，方便實用。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種PR0FIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋，其特征在于，所述總線橋包括主控制板，所述主控制板包括按順序依次連接的第一 RS485轉(zhuǎn)換器、第一光電隔離器、協(xié)議芯片、 微控制器、第二光電隔離器和第二 RS485轉(zhuǎn)換器，所述微控制器包括與所述協(xié)議芯片連接，用于對所述總線橋的系統(tǒng)進行初始化的系統(tǒng)初始化模塊； 與所述系統(tǒng)初始化模塊連接，用于在對所述總線橋的系統(tǒng)進行初始化后，進入從站初始化參數(shù)階段，以使從站完成等待參數(shù)化的從站初始化模塊；與所述從站初始化參數(shù)模塊連接，用于當(dāng)從站完成等待參數(shù)化后，根據(jù)主站的請求組態(tài)信息，對從站輸入輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進行配置的從站組態(tài)配置模塊；與所述從站組態(tài)配置模塊連接，用于在完成從站組態(tài)配置后，對PR0FIBUS數(shù)據(jù)與 MODBUS數(shù)據(jù)進行處理的數(shù)據(jù)處理模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的總線橋，其特征在于，所述主控制板還包括連接于所述協(xié)議芯片和所述微控制器之間，用于將所述協(xié)議芯片和外部RAM的地址劃分開來的鎖存器和反相器；所述鎖存器還與所述外部RAM連接。
3.如權(quán)利要求1所述的總線橋，其特征在于，所述總線橋還包括 與所述主控制板通過插針連接的電源板。
專利摘要本實用新型適用于通信技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種PROFIBUS協(xié)議轉(zhuǎn)MODBUS協(xié)議的總線橋，所述總線橋包括主控制板，所述主控制板包括第一RS485轉(zhuǎn)換器、第一光電隔離器、協(xié)議芯片、微控制器、第二光電隔離器和第二RS485轉(zhuǎn)換器，所述微控制器包括系統(tǒng)初始化模塊、從站初始化參數(shù)模塊、從站組態(tài)配置模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。本實用新型提供的總線橋中的微控制器根據(jù)主站的請求，自動完成從站參數(shù)初始化、組態(tài)配置和數(shù)據(jù)處理，使得用戶只需在PROFIBUS主站對PROFIBUS總線橋作個簡單的配置就可在線對MODBUS從站設(shè)備進行所有的操作，功能更加強大。
文檔編號H04L29/06GK202077059SQ20102068174
公開日2011年12月14日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者張浩宇 申請人:深圳市正弦軟件技術(shù)有限公司