專利名稱：工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的制作方法
工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及數(shù)字信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具體地說是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展引發(fā)了自動控制領(lǐng)域的深刻技術(shù)變革，以現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為代表的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)代自動控制技術(shù)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息化帶動工業(yè)化的重點(diǎn)研發(fā)方向。目前網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)正從傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)向工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)方向發(fā)展。利用以太網(wǎng)一系列現(xiàn)成的協(xié)議，并在應(yīng)用層加上工業(yè)通信需要的協(xié)議，滿足了現(xiàn)今工業(yè)通信的要求。
CN200510027275. 5 公開了“一種Modbus 與 DeviceNet 間的協(xié)議轉(zhuǎn)換方法”，給出了一種Modbus與DeviceNet間的協(xié)議轉(zhuǎn)換方法。CN200720063832. 3披露了“一種通用串口到 CAN總線接口的轉(zhuǎn)化器”，給出了一種CAN接口設(shè)備和串口設(shè)備互聯(lián)通信的方法。在上述現(xiàn)有技術(shù)中涉及將Modbus網(wǎng)絡(luò)與Devicenet網(wǎng)絡(luò)和CAN總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，但Devicenet 網(wǎng)絡(luò)和CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信速率低、接入節(jié)點(diǎn)數(shù)受限，不能滿足Modbus網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)場設(shè)備高速和實(shí)時通信的要求。CN201639591U報道了一種嵌入式協(xié)議轉(zhuǎn)換器功能的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，該機(jī)體安裝空間大、成本高和安裝不便。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，將Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，利用以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了 Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)場設(shè)備高速和實(shí)時通信，同時克服了現(xiàn)有技術(shù)安裝空間大、成本高和安裝不便的缺點(diǎn)。
本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括硬件和軟件兩部分，其中硬件部分由MCU模塊、電源模塊、RS485串行接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、外擴(kuò)存儲器、通信狀態(tài)指示模塊和復(fù)位及晶振電路構(gòu)成；上述部件的電路連接關(guān)系是: 電源模塊連接到MCU模塊和RS485串行接口模塊；MCU模塊又分別與RS485串行接口模塊、 以太網(wǎng)接口模塊、外擴(kuò)存儲器、通信狀態(tài)指示模塊和復(fù)位及晶振電路互連；其中軟件部分包括在單片機(jī)內(nèi)嵌入的OpenTCP協(xié)議棧和在單片機(jī)內(nèi)嵌入的HTTP網(wǎng)頁協(xié)議兩部分；上述硬件部分以MCU為核心器件，通過RS485串行接口模塊實(shí)現(xiàn)與Modbus網(wǎng)絡(luò)的連接，通過以太網(wǎng)接口模塊實(shí)現(xiàn)與工業(yè)以太網(wǎng)的連接，所有硬件部分相互配合使Modbus網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)信息相通。
上述工業(yè)以太網(wǎng) 協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述電源摸塊，包括作為電源主輸入的DC24V輸入、 DC24V-DC5V隔離電源和DC5V-DC3. 3V穩(wěn)壓芯片。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述RS485串行接口模塊，包括RS485收發(fā)芯片和 RS485端子。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述以太網(wǎng)接口模塊，包括以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)變壓器和RJ45 接口。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述外擴(kuò)存儲器，其類型是EEPR0M。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述通信狀態(tài)指示模塊，包括狀態(tài)/電源、速率/連接、以太網(wǎng)收發(fā)和485收發(fā)四個雙色狀態(tài)指示燈。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述的復(fù)位及晶振電路，其中包括單片機(jī)內(nèi)部自帶上電復(fù)位模塊及軟件復(fù)位模塊，晶振電路選用25. 000M晶振為單片機(jī)提供所需主頻時鐘。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述軟件部分中的軟件程序的總流程是開始一中斷初始化一串口及以太網(wǎng)初始化一主芯片初始化一建立OpenTCP協(xié)議棧一以太網(wǎng)端是否收到數(shù)據(jù)？最^啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊一同否Modbus端是否收到數(shù)據(jù)？懸_啟動 Modbus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊一同否是否觸發(fā)參數(shù)配置中斷？ I進(jìn)入配置模式一同否，iijg 回以太網(wǎng)端是否收到數(shù)據(jù)？
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述軟件部分中的軟件程序的總流程中的啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊的流程是
開始一建立TCP連接一本協(xié)議轉(zhuǎn)換器偵聽502端口一上位機(jī)是否發(fā)來數(shù)據(jù)？ 一返回本協(xié)議轉(zhuǎn)換器繼續(xù)偵聽502端口以太網(wǎng)中斷一解析數(shù)據(jù)包一是否為TCP報文類型？ 丟棄收到的報文一返回本協(xié)議轉(zhuǎn)換器繼續(xù)偵聽502端口 ^MCU處理TCP報文，提取PDU — MCU串口中斷，發(fā)送Modbus RTU幀至下位機(jī)一結(jié)束。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述軟件部分中的軟件程序的總流程中的進(jìn)入配置模式的流程是
開始一讀取或修改串口及以太網(wǎng)各參數(shù)？讀取》■讀取EEPROM中各參數(shù)一將各參數(shù)值返回至上位機(jī)一結(jié)束；盤^擦除EEPROM中參數(shù)，將修改值存入其中一重新初始化串口及以太網(wǎng)一結(jié)束。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述在單片機(jī)內(nèi)嵌入OpenTCP協(xié)議棧是為實(shí)現(xiàn) ModbusRTU協(xié)議和Modbus TCP協(xié)議間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，所述在單片機(jī)內(nèi)嵌入 HTTP網(wǎng)頁協(xié)議是為實(shí)現(xiàn)串口參數(shù)和以太網(wǎng)參數(shù)配置功能的配置軟件。
上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器 ，所述MCU模塊選用飛思卡爾16位HCS系列單片機(jī) MC9S12NE64VTU，具有10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)MAC控制器，通過自帶MII接口外接以太網(wǎng) PHY芯片。
本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是，采用單器件連接方案，利用集成以太網(wǎng)MAC層和物理層的飛思卡爾HCS12系列16位單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)單器件以太網(wǎng)連接，將帶有Modbus通信接口的智能設(shè)備連入工業(yè)以太網(wǎng)，使不同廠家生產(chǎn)的智能通信設(shè)備通過以太網(wǎng)互連成網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用以太網(wǎng)監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)集中控制及數(shù)據(jù)采集功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的顯著的優(yōu)點(diǎn)是該工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器中設(shè)計電路板長寬尺寸僅為10cm*6cm，需要安裝空間小，在工業(yè)應(yīng)用中可以方便的集成到串口設(shè)備中；以太網(wǎng)側(cè)提供電接口即RJ45接口將串口設(shè)備聯(lián)入100Base-TX以太網(wǎng)，在滿足工業(yè)應(yīng)用操作實(shí)施性要求的基礎(chǔ)上，最大化的降低了企業(yè)應(yīng)用成本，提高效益。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的硬件構(gòu)成原理框圖。
圖2為本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件中的電源模塊、RS485串行接口模塊和以太網(wǎng)接口模塊的構(gòu)成框圖。
圖3為本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的硬件的安置布局示意圖。
圖4為本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟件部分程序的總流程圖。
圖5為本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟件部分程序中的啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus 模塊的流程圖。
圖6為本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟件部分程序中的進(jìn)入配置模式的流程圖。
圖中，1. MCU模塊，2.電源模塊，3.RS485串行接口模塊，4.以太網(wǎng)接口模塊，5.外擴(kuò)存儲器，6.通信狀態(tài)指示模塊，7.復(fù)位及晶振電路。
具體實(shí)施方式
圖1所示實(shí)施例表明，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件部分由MCU模塊1、電源模塊2、RS485串行接口模塊3、以太網(wǎng)接口模塊4、外擴(kuò)存儲器5、通信狀態(tài)指示模塊6和復(fù)位及晶振電路7構(gòu)成；上述部件的電路連接關(guān)系是電源模塊2連接到MCU模塊I和RS485 串行接口模塊3 ；MCU模塊I又分別與RS485串行接口模塊3、以太網(wǎng)接口模塊4、外擴(kuò)存儲器5、通信狀態(tài)指示模塊6和復(fù)位及晶振電路7互連；以太網(wǎng)接口模塊4與工業(yè)以太網(wǎng)連接， RS485串行接口模塊3與Modbus網(wǎng)絡(luò)連接。
圖2所示實(shí)施例表明，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件部分中的電源模塊2、 RS485串行接口模塊3和以太網(wǎng)接口模塊4的組成。其中，圖2a表明本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件部分的電源模塊2包括作為電源主輸入的DC24V輸入、DC24VDC5V隔離電源和DC5V-DC3. 3V穩(wěn)壓芯片；圖2b表明本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件部分的RS485串行接口模塊3包括RS485收發(fā)芯片和RS485端子；圖2c表明本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器硬件部分的以太網(wǎng)接口模塊4包括太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)變壓器和RJ45接口。
圖3所示實(shí)施例表明，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的硬件的安置布局是總電路板的尺寸為長X寬=10cmX6cm，外形小巧，便于安裝；其中RS485串行接口模塊3和以太網(wǎng)接口模塊4分別位于兩端，便于實(shí)現(xiàn)Modbus網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)的連接；iMCU模塊I位于中心位置，電源模塊2、以太網(wǎng)接口模塊4中的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)變壓器、外擴(kuò)存儲器5、通信狀態(tài)指示模塊6和復(fù)位及晶振電路7分布在MCU模塊I周圍，使MCU模塊I到各模塊距離最短，減少信號的串行干擾。
圖4所示 實(shí)施例表明，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器中軟件部分中的軟件程序的總流程是
開始一中斷初始化一串口及以太網(wǎng)初始化一主芯片初始化一建立OpenTCP協(xié)議棧一以太網(wǎng)端收到數(shù)據(jù)否？ ^啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊一同否；lModbuS端是否收到數(shù)據(jù)？ I啟動Modbus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊一同否是否觸發(fā)參數(shù)配置中斷？ ^進(jìn)入配置模式一同否，立JI回以太網(wǎng)端是否收到數(shù)據(jù)？
圖5所示實(shí)施例表明，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟件部分中的軟件程序的總流程中的啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊的流程是
開始一建立TCP連接一本協(xié)議轉(zhuǎn)換器偵聽502端口一上位機(jī)是否發(fā)來數(shù)據(jù)？ 返回本協(xié)議轉(zhuǎn)換器繼續(xù)偵聽502端口 ；氣以太網(wǎng)中斷一解析數(shù)據(jù)包一是否為TCP報文類型？丟棄收到的報文一返回本協(xié)議轉(zhuǎn)換器繼續(xù)偵聽502端口 ；tMCU處理TCP報文，提取PDU — MCU串口中斷，發(fā)送Modbus RTU幀至下位機(jī)一結(jié)束。
圖6所示實(shí)施例表明，本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟件部分中的軟件程序的總流程中的進(jìn)入配置模式的流程是
開始一讀取或修改串口及以太網(wǎng)各參數(shù)？丨賣取>讀取EEPROM中各參數(shù)一將各參數(shù)值返回至上位機(jī)一結(jié)束；盤^擦除EEPROM中參數(shù)，將修改值存入其中一重新初始化串口及以太網(wǎng)一結(jié)束。
實(shí)施例
按照上述圖1 圖6所述實(shí)施例裝置成本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其中所述的MCU模塊1，選用飛思卡爾16位HCS系列單片機(jī)MC9S12NE64VTU，具有10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)MAC控制器，通過自帶MII接口外接以太網(wǎng)PHY芯片，實(shí)現(xiàn)地址識別及以太網(wǎng)類型過濾，支持半雙工和全雙工通信，采用雙絞線連接方式聯(lián)入工業(yè)以太網(wǎng)，最長通信距離不超過100米。該工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的整體電路以MCU模塊I為核心，電源模塊2選用通常使用的DC24V輸入作為電源的主輸入，并且要避免一次降壓過大燒毀電源模塊2，先利用 DC24V-DC5V隔離電源將DC24V輸入變?yōu)镈C5V輸出，再利用DC5V DC3. 3V穩(wěn)壓芯片將DC5V 輸入變?yōu)镈C3. 3V輸出供MCU模塊I和485串行接口模塊3使用；RS485串行接口模塊3連接Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)接口模塊4連接工業(yè)以太網(wǎng)。上述的整體電路是Modbus RTU 網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)間的一個節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了 Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)主站的功能，且能自適應(yīng)以太網(wǎng)端10/100M速率，完成Modbus-RTU協(xié)議和Modbus-TCP協(xié)議之間的網(wǎng)絡(luò)連接、協(xié)議解析及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。該工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的通信狀態(tài)指示模塊6，包括狀態(tài)/電源、速率 /連接、以太網(wǎng)收發(fā)和485收發(fā)四個雙色狀態(tài)指示燈，其中狀態(tài)/電源指示燈指示該協(xié)議轉(zhuǎn)換器工作狀態(tài)及電源連接狀態(tài)，速率/連接指示燈指示該協(xié)議轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)傳輸速率及TCP 連接狀態(tài)，以太網(wǎng)收發(fā)指示燈指示以太網(wǎng)端數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)，485收發(fā)指示燈指示485端數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)。該工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的復(fù)位及晶振電路7，其中包括單片機(jī)內(nèi)部自帶上電復(fù)位模塊及軟件復(fù)位模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)的自動復(fù)位和手動復(fù)位，晶振電路選用25. OOOM 晶振為單片機(jī)提供所需主頻時鐘。
在上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟件部分程序的總流程中，所述中斷初始化，包括開關(guān)總中斷串口中斷、以太網(wǎng)中斷等，避免在初始化未完成之前觸發(fā)中斷，產(chǎn)生無法預(yù)知的運(yùn)行錯誤；所述串口及以太網(wǎng)初始化，包括串口及以太網(wǎng)各參數(shù)設(shè)置，以滿足不同應(yīng)用場合；所 述主芯片是單片機(jī)MC9S12NE64VTU，所述主芯片初始化包括時鐘初始化和計時器初始化；所述判斷以太網(wǎng)端是否收到數(shù)據(jù)以后的程序，是指如果以太網(wǎng)端收到上位機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)則啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊，即圖5所示的啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊的流程，主芯片把收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中包含的Modbus PDU提取出來，按照Modbus RTU數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送給下行智能設(shè)備；所述判斷Modbus端是否收到數(shù)據(jù)以后的程序是，如果Modbus端收到下行智能設(shè)備返回的應(yīng)答數(shù)據(jù)，則啟動Modbus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，把Modbus RTU數(shù)據(jù)幀嵌入到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中，通過TCP連接傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)端的上位機(jī)監(jiān)控軟件；所述判斷是否觸發(fā)參數(shù)配置中斷以后的程序是，如果觸發(fā)了此中斷，則進(jìn)入配置模式，配置模式的流程如圖6所示，判斷用戶修改還是讀取串口及以太網(wǎng)各參數(shù)，若是修改參數(shù)，則擦除EEPROM中已存的參數(shù)，將用戶新的修改值存入EEPROM中，并重新初始化串口及以太網(wǎng)；若是讀取參數(shù)，則讀取EEPROM中存儲的數(shù)據(jù)，并返回至上位機(jī)；如果沒有觸發(fā)此中斷，則回到第4步繼續(xù)判斷以太網(wǎng)端是否收到數(shù)據(jù)。上述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器的協(xié)議轉(zhuǎn)換器軟件，采用透明傳輸理念， 在單片機(jī)內(nèi)嵌入OpenTCP協(xié)議棧，建立TCP連接，將Modbus RTU數(shù)據(jù)幀嵌入到TCP報文中進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)與Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)的可靠通信，同時使該協(xié)議轉(zhuǎn)換器所在節(jié)點(diǎn)具有Modbus TCP主站功能,按照現(xiàn)場設(shè)備的Modbus協(xié)議規(guī)約發(fā)送相應(yīng)控制命令至本發(fā)明，通過本發(fā)明的協(xié)議解析及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到控制下行串口設(shè)備的目的。
本實(shí)施例的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器將Modbus現(xiàn)場總線組建的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)聯(lián)入工業(yè)以太網(wǎng)，采用透明傳輸方式實(shí)現(xiàn)了 Modbus RTU協(xié)議與Modbus TCP協(xié)議間的數(shù)據(jù)傳輸，通過建立OpenTCP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)了 Modbus TCP主站的功能，通過基于HTTP網(wǎng)頁協(xié)議的配置軟件修改波特率、校驗(yàn)方式等串口參數(shù)以及IP地址、子網(wǎng)掩碼等以太網(wǎng)參數(shù)，使上位機(jī)可以實(shí)時監(jiān)控Modbus串口設(shè)備的工作狀態(tài)和采集Modbus串口設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，使不同廠家生產(chǎn)的智能通信設(shè)備互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集中全面的監(jiān)控。
上述實(shí)施例中所用的各模塊器件均通過商購?fù)緩将@得，各硬件部分之間的連接方法是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所能掌握的。
權(quán)利要求
1.工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括硬件和軟件兩部分，其中硬件部分由MCU 模塊、電源模塊、RS485串行接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、外擴(kuò)存儲器、通信狀態(tài)指示模塊和復(fù)位及晶振電路構(gòu)成；上述部件的電路連接關(guān)系是電源模塊連接到MCU模塊和RS485串行接口模塊;MCU模塊又分別與RS485串行接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、外擴(kuò)存儲器、通信狀態(tài)指示模塊和復(fù)位及晶振電路互連；其中軟件部分包括在單片機(jī)內(nèi)嵌入的OpenTCP協(xié)議棧和在單片機(jī)內(nèi)嵌入的HTTP網(wǎng)頁協(xié)議兩部分；上述硬件部分以MCU為核心器件，通過RS485 串行接口模塊實(shí)現(xiàn)與Modbus網(wǎng)絡(luò)的連接，通過以太網(wǎng)接口模塊實(shí)現(xiàn)與工業(yè)以太網(wǎng)的連接， 所有硬件部分相互配合使Modbus網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)信息相通。
2.按照權(quán)利要求1所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電模摸塊，包括作為電源主輸入的DC24V輸入、DC24V-DC5V隔離電源和DC5V-DC3. 3V穩(wěn)壓芯片。
3.按照權(quán)利要求1所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述RS485串行接口模塊，包括RS485收發(fā)芯片和RS485端子。
4.按照權(quán)利要求1所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述以太網(wǎng)接口模塊，包括以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)變壓器和RJ45接口。
5.按照權(quán)利要求1所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述通信狀態(tài)指示模塊， 包括狀態(tài)/電源、速率/連接、以太網(wǎng)收發(fā)和485收發(fā)四個雙色狀態(tài)指示燈。
6.按照權(quán)利要求1所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的復(fù)位及晶振電路， 其中包括單片機(jī)內(nèi)部自帶上電復(fù)位模塊及軟件復(fù)位模塊，晶振電路選用25. OOOM晶振為單片機(jī)提供所需主頻時鐘。
7.按照權(quán)利要求1所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述軟件部分中的軟件程序的總流程是開始一中斷初始化一串口及以太網(wǎng)初始化一主芯片初始化一建立 OpenTCP協(xié)議棧一以太網(wǎng)端是否收到數(shù)據(jù)？ ^啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊一同否；至^ Modbus端是否收到數(shù)據(jù)？ I啟動Modbus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊一同否是否觸發(fā)參數(shù)配置中斷？ i進(jìn)入配置模式一同否返回以太網(wǎng)端是否收到數(shù)據(jù)？
8.按照權(quán)利要求7所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述軟件部分中的軟件程序中的啟動以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Modbus模塊的流程是開始一建立TCP連接一本協(xié)議轉(zhuǎn)換器偵聽502端口一上位機(jī)發(fā)來數(shù)據(jù)？ iv返回本協(xié)議轉(zhuǎn)換器繼續(xù)偵聽502端口 ；義^以太網(wǎng)中斷一解析數(shù)據(jù)包一TCP報文類型？ I丟棄收到的報文一返回本協(xié)議轉(zhuǎn)換器繼續(xù)偵聽502端口 ；MCU處理TCP報文，提取PDU — MCU串口中斷，發(fā)送Modbus RTU巾貞至下位機(jī)一結(jié)束。
9.按照權(quán)利要求7所說工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述軟件部分中的軟件程序中的進(jìn)入配置模式的流程是開始一讀取或修改串口及以太網(wǎng)各參數(shù)？ β 讀取EEPROM中各參數(shù)一將各參數(shù)值返回至上位機(jī)一結(jié)束；JM^擦除EEPROM中參數(shù)，將修改值存入其中一重新初始化串口及以太網(wǎng)一結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，涉及數(shù)字信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，包括硬件和軟件兩部分，其中硬件部分由MCU模塊、電源模塊、RS485串行接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、外擴(kuò)存儲器、通信狀態(tài)指示模塊和復(fù)位及晶振電路構(gòu)成；其中軟件部分包括在單片機(jī)內(nèi)嵌入的OpenTCP協(xié)議棧和在單片機(jī)內(nèi)嵌入的HTTP網(wǎng)頁協(xié)議兩部分；上述硬件部分以MCU為核心器件，通過RS485串行接口模塊實(shí)現(xiàn)與Modbus網(wǎng)絡(luò)的連接，通過以太網(wǎng)接口模塊實(shí)現(xiàn)與工業(yè)以太網(wǎng)的連接，所有硬件部分相互配合使Modbus網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)信息相通。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了Modbus網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)場設(shè)備高速和實(shí)時通信，克服了現(xiàn)有技術(shù)安裝空間大、成本高和安裝不便的缺點(diǎn)。
文檔編號H04L29/06GK103036892SQ20121055584
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者陸儉國, 任世彬, 劉國興, 李奎, 王麗麗, 張軍, 韓松, 張?zhí)礴? 陳思敏 申請人:河北工業(yè)大學(xué)