[发明专利]一种现场总线多协议转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对CAN总线协议、RS-232、RS-485、USB接口和Ethernet总线五种总线协议之间自动进行信息交换的自由转换的现场总线多协议转换器。

背景技术

现场总线是安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动化装置之间的数字式串行多点通信的数据总线，是计算机技术、通信技术和控制技术发展的结晶。

现场总线技术的发展极大改变了企业控制系统的结构，它具有开放、分散、数字化、可操作等特点，有利于企业自动化系统与信息管理系统的集成。然而目前国际上流行的现场总线协议有十几种，异类现场总线系统之间的互操作难以进行，无法直接进行信息互访和交换。

现场总线技术需要处理自动化行业千变万化的现场仪表设备，需要实现不同厂家、不同种类产品的互连，现场总线技术标准化工作显得至关重要。为此，IEC(国际电工委员会)于1984年提出制定现场总线技术标准IEC1158(即IEC61158)，它的目标是制定面向整个工业自动化的现场总线标准。经过十几年的发展，各国的大公司都投入了大量人力、物力、财力，在市场上展开了激烈的竞争，产生了几十种现场总线标准。

从目前情况看来，现场总线技术的发展还存在诸多问题，最主要的是没有一个统一的国际标准；而且由于支持不同现场总线的集团间利益的冲突等原因，近期产生统一的现场总线标准是不可能的。由于不同现场总线的通讯协议有很大差异，要实现不同总线产品互连非常困难，这不但使FCS的开放性、分散性和可互操作性等特点难以体现，且用户使用不便、工程造价提高，因此给FCS的推广和应用带来不利的影响。

设计现场总线多协议转换器可以集成不同的现场总线网络，使企业在升级控制系统时在保留原有的有用的设备基础上增加新的设备，节省大量的人力物力，降低工程成本。优化控制网络和便捷的远程管理将使得现场总线多协议转换器具有很强的竞争力和市场空间。

目前在核心期刊和专利查询中,专利号为20120206412.1，名称为自适应多协议转换器的专利针对RS-232、RS-485、CAN总线以及以太网，但是没有给出主控制器的选取与电路设计实现；专利号为20130532880.8，名称为一种基于嵌入式系统的多协议转换器的专利针对RS-232和以太网接口之间进行转换；专利号为20120401399.0，名称为多协议转换器的专利主要针对RS-485、CAN总线以及以太网之间进行转换。而本专利对五种不同现场总线通讯协议进行转换，且应用了FPGA作为主控制器，未发现与此发明类似的设备介绍。

发明内容

本发明的目的是针对支持不同现场总线协议系统间的互操作无法实现等难题，一种基于CAN总线、RS-232、RS-485、USB接口和Ethernet总线五种现场总线协议的多协议转换器。

本发明的目的是这样实现的：

一种现场总线多协议转换器，包括：核心控制模块、液晶屏显示模块、CAN总线电路模块、RS-232总线电路模块、RS-485总线电路模块、USB接口电路模块、Ethernet总线电路模块，核心控制模块包括EP4CE10E22C8处理器、SDRAM动态随机存储器电路、FLASH存储电路，核心控制模块采用EP4CE10E22C8(U1)处理器，CAN总线接口电路由MPC2515(U101)带有SPI接口的独立CAN控制器作为处理器，RS-232总线电路模块以SP232E(U403)RS232线路驱动器及接收器为核心，RS-485总线电路模块以SP485E(U505)半双工RS-485收发器为核心，USB接口电路模块通过PL2303(U201)接口转换器将USB信号转换成RS-232信号，Ethernet总线电路模块由CP2200(U301)单芯片以太网控制器作为处理器。

本发明的有益效果在于：

当所需转换的协议类型增多时，将会使协议转换过程变得异常复杂，更加容易出错，而且给控制器的负担也大大增加。本发明由于FPGA管脚足够多，可以满足五种现场总线的接口需求；其次，FPGA的计算速度快，而且其代码效率高，可以更好地解决多种协议转换时更大的计算量。

附图说明

图1现场总线多协议转换器组成图；

图2(a)多协议转换器核心控制模块FPGA原理图；

图2(b)多协议转换器核心控制模块FPGA原理图；

图2(c)多协议转换器核心控制模块SDRAM原理图；