嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及嵌入式通信技術領域，具體涉及嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關。
【背景技術】
[0002]隨著傳感器、無線通信、工業(yè)現(xiàn)在總線、嵌入式系統(tǒng)等技術的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)廣泛應用在倉儲物流、智能電網(wǎng)、公共安防、智能樓宇等領域，物聯(lián)網(wǎng)的核心思想就是把任何物體都連到互聯(lián)網(wǎng)中，這其中起到重要作用的便是網(wǎng)關，嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關現(xiàn)在在電子市場是一個新興產(chǎn)品。
[0003]當前網(wǎng)關的選擇:市面所能看到的網(wǎng)關都是針對互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)所開發(fā)的，主要是將不同的局域網(wǎng)(以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)等)互聯(lián)到Internet網(wǎng)絡上。沒有特定針對工業(yè)現(xiàn)場總線開發(fā)的網(wǎng)關產(chǎn)品，購買到的USB轉CAN模塊，USB轉RS232/RS485模塊等都是單接口轉換，簡單的實現(xiàn)了硬件接口的匹配問題，缺少與以太網(wǎng)和WIFI網(wǎng)絡互轉的模塊。
[0004]穩(wěn)定性考慮:沒有考慮OSI七層協(xié)議，多應用層協(xié)議通信，數(shù)據(jù)緩存，消息阻塞，多實時任務并發(fā)執(zhí)行等問題，穩(wěn)定性差，易受外部環(huán)境因素影響，功能簡單。
[0005]因此，為了彌補上述嵌入式網(wǎng)關方面的不足之處。該系統(tǒng)將從整體上解決和改善上述問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于，提供一種嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關，解決以上技術問題中的一個或者多個。
[0007]本實用新型所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關，包括網(wǎng)關主體、以太網(wǎng)接口端子、WIFI接口端子、電源接口端子、調(diào)試接口端子、模擬信號檢測接口端子、數(shù)字信號檢測接口端子、RS232接口端子、CAN接口端子、RS485接口端子，其特征在于，所述嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關還包括主控制器模塊、供電模塊、以太網(wǎng)PHY模塊、RS232收發(fā)隔離模塊、CAN收發(fā)隔離模塊、RS485收發(fā)隔離模塊；
[0009]所述的各項接口端子用于連接同類產(chǎn)品或者有相同通信接口的任意產(chǎn)品，通信方便，只要有其中任何一個通信接口，就可以實現(xiàn)與其他接口的轉換，并且WIFI接口、太網(wǎng)接口、CAN接口和RS485接口可以實現(xiàn)總線式的通信模式。
[0010]所述的各項收發(fā)隔離模塊，具有較高的通信速率、輸入和輸出的最高耐壓值高達上千伏特，EMC電磁兼容性電路設計，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，特別適合應用在大功率、干擾性強的工業(yè)場合。
[0011]本實用新型嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關根據(jù)市面上在嵌入式工業(yè)網(wǎng)關的不足、空缺和需求，從工程應用角度研發(fā)一種基于工業(yè)現(xiàn)場總線CAN、RS485/232，無線網(wǎng)絡W1-Fi和有線以太網(wǎng)的嵌入式多協(xié)議半雙工交叉通信的網(wǎng)關產(chǎn)品。研發(fā)內(nèi)容主要包括:網(wǎng)關系統(tǒng)采用高性能ARM處理器，高速運行輕量級TCP/IP、MODBus, CANopen協(xié)議，實現(xiàn)嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關設計，通過W1-Fi和以太網(wǎng)與上位機通信；基于搶占式優(yōu)先級單處理器動態(tài)調(diào)度算法的設計，實現(xiàn)多協(xié)議半雙工交叉通信，解決任務切換、信息緩存、信息阻塞和誤碼等問題；以CAN或RS485/232接口與網(wǎng)關通信，可設置其傳輸數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度、傳輸速率，也可接收網(wǎng)關下傳的數(shù)據(jù)，顯示分析。
[0012]所述的主控制器模塊，內(nèi)部高速運行TCP/IP、MODBus, CANopen協(xié)議，在上位軟件的配置下，可以實現(xiàn)不同的工作模式。在使用MODBus、CANopen應用層協(xié)議情況下，實現(xiàn)的通信模式:M0DBus TCP 與 MODBus RTU/ACSII 的互轉、MODBus TCP 與 CANopen 互轉、MODBusRTU/ACSII與CANopen互轉；在沒有使用MODBus、CANopen應用層協(xié)議情況下，實現(xiàn)的通信方式主要為透明傳輸模式！Ethernet接口與CAN接口互轉、Ethernet接口與RS485/232接口互轉、CAN接口與RS485/232接口互轉。整個互轉流程如圖3所示，通過上述功能的實現(xiàn)，可以解決市面上大部分的PLC、HM1、數(shù)控電機、具有上述接口的通信設備的產(chǎn)品互聯(lián)問題。
[0013]所述的上位機軟件采用威綸通的組態(tài)軟件，強大的界面顯示組態(tài)功能，豐富的圖形控件和工況圖庫，既提供所需的組件，又有界面制作向導。與低層的數(shù)據(jù)采集設備通信，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上位機與下位機的雙向通信。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編寫程序，蹭強圖形界面。
[0014]組態(tài)液晶屏采用TK8070IH，具有以太網(wǎng)接口、RS485/232接口，可以通過該接口與網(wǎng)關系統(tǒng)進行通信，發(fā)送相應的控制指令，實現(xiàn)網(wǎng)關的不同模式的配置。
[0015]所述的調(diào)度算法，采用輕量級的QP量子編程系統(tǒng)，以狀態(tài)機方式實現(xiàn)的事件驅動型框架和傳統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)RTOS相比有多個更加優(yōu)異的特征。QP的最簡配置可以完全取代RTOS直接運行在裸的微處理器或DSP上。QP也可以在幾乎所有0S/RT0S上工作，從而利用現(xiàn)有的設備驅動程序，通訊堆棧和其他中間件。
[0016]通過QP實現(xiàn)的多狀態(tài)任務框架，網(wǎng)關的每個通信模式即為一個狀態(tài)，本網(wǎng)關系統(tǒng)預設為6個通信狀態(tài)，狀態(tài)與狀態(tài)之間的切換通過事件驅動的，一個通信模式選定，其他的通信模式就處于休眠狀態(tài)，大大提高系統(tǒng)的實時性和準確度，降低了系統(tǒng)的功耗。
[0017]有益效果:通過自制的嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關，其運用范圍之廣超乎各人的想象，理論上說，只要有傳輸信息的電子產(chǎn)品，就需要相應通信接口和總線協(xié)議。只要是工業(yè)園區(qū)和工業(yè)控制領域需要進行集中式控制的地方網(wǎng)關的需求量將是非常大的，隨著科技的不斷成熟，有望在電力系統(tǒng)、智能家居、流水線生產(chǎn)企業(yè)職業(yè)中得到普遍運用。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的一種結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型的原理框圖；
[0020]圖3為本實用新型的通信協(xié)議、接口轉換原理圖；
[0021]圖4為本實用新型的通信模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本實用新型。
[0023]參照圖1、圖2，嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關，包括以太網(wǎng)接口端子UWIFI接口端子2、電源接口端子3、網(wǎng)關主體4、調(diào)試接口端子5、模擬信號檢測接口端子6、數(shù)字信號檢測接口端子7、RS232接口端子8、CAN接口端子9、RS485接口端子10，其特征在于，所述嵌入式多協(xié)議網(wǎng)關還包括CAN收發(fā)隔離模塊IUWIFI模塊12、主控制器模塊13、數(shù)字模擬1管腳14、RS232收發(fā)隔離模塊15、以太網(wǎng)PHY模塊16、SffD調(diào)試模塊17、供電模塊18、RS485收發(fā)隔離模塊19 ；
[0024]所述以太網(wǎng)接口端子，連接所述以太網(wǎng)PHY模塊；
[0025]所述RS232接口端子，連接所述RS232收發(fā)隔離模塊；
[0026]所述CAN接口端子，連接CAN收發(fā)隔離模塊；
[0027]所述