專利名稱：現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置及實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制網絡通信領域，具體地說是一種以現(xiàn)場控制器多功能應用板與專用型通訊模塊(如LonWorks、CAN、FF)分離的方式，適合各種類型通訊協(xié)議的現(xiàn)場控制器復合協(xié)議通訊裝置及實現(xiàn)方法。
背景技術：
目前伴隨著智能測控技術的發(fā)展，各種行業(yè)應用領域(如化工、冶金、船舶、建筑)對智能測控技術的應用要求具有越來越大的相似性，同時，各種通訊技術的發(fā)展，使各個行業(yè)應用領域內的通訊技術形式具備越來越強的專向適用性。目前，公知的智能測控設備采取的方式是為各種行業(yè)應用領域提供專用型設計產品，以專用的形式接入特定應用，結果一套產品設計只能為一個專門的應用領域服務，造成了產品線設備五花八門，管理、維護困難，開發(fā)資源浪費，成本大幅上升，開發(fā)周期延長，更無法方便地實現(xiàn)通訊系統(tǒng)升級、擴充。

發(fā)明內容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有智能測控設備類型繁多、產品設計低、水平重復和系統(tǒng)升級成本高的不足，提供一種能適應不同行業(yè)應用領域內各種現(xiàn)場控制器，而且能實現(xiàn)各種專用型通訊技術的標準化接入，并以模塊化的嵌入式技術形式，實現(xiàn)現(xiàn)場控制器與通訊系統(tǒng)的構成分離和即插即用式的現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置及實現(xiàn)方法。
本發(fā)明采用下述技術方案實現(xiàn)一種現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，由多功能應用板與復合協(xié)議通訊模塊組成，兩者構成上是分離的，并通過復合協(xié)議通訊模塊中的標準連接接口連接；所述的復合協(xié)議通訊模塊由復合協(xié)議通訊電路、通訊控制器、內部通訊電路、數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)據(jù)交換電路、標準連接接口組成，通訊控制器分別與復合協(xié)議通訊電路、內部通訊電路、數(shù)據(jù)交換電路相連接，數(shù)據(jù)交換電路分別與數(shù)據(jù)存儲器和標準連接接口連接，內部通訊電路與標準連接接口連接，復合協(xié)議通訊電路與現(xiàn)場總線連接，標準連接接口與現(xiàn)場控制器多功能應用板相連接。
所述的復合協(xié)議是指在物理構成上能夠滿足控制通訊領域的各種通訊協(xié)議對電源、連接形式、電氣特性、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)共享等方面的要求，并能夠實現(xiàn)各種通訊協(xié)議在系統(tǒng)應用中的即插即用的一種模塊化設計。
所述的通訊控制器是指在復合協(xié)議通訊模塊中，用以實現(xiàn)編碼、解碼、以及數(shù)據(jù)流控制的主CPU及其外圍電路。
所述的多功能應用板是一種符合業(yè)界標準的現(xiàn)場控制器功能應用板。
所述的標準連接接口主要提供與多功能應用板連接的數(shù)據(jù)交換鏈路、電源、通訊握手鏈路、通訊數(shù)據(jù)鏈路，并可通過各種線纜、連接器形式完成數(shù)據(jù)、信號、電源連接。
多功能應用板與通訊模塊構成上的分離方式，可滿足不同通訊協(xié)議的電氣規(guī)約及數(shù)據(jù)收發(fā)機制，實現(xiàn)一種可自主啟動和同步的即插即用標準連接方式。
現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議的實現(xiàn)方法通過復合協(xié)議通訊電路完成特定的通訊電氣規(guī)約；通過通訊控制器完成數(shù)據(jù)編碼、解碼以及數(shù)據(jù)流控制；通過內部通訊電路完成復合協(xié)議通訊模塊與應用系統(tǒng)的通訊命令傳輸，包括數(shù)據(jù)通訊與硬件握手同步；通過數(shù)據(jù)存儲器與數(shù)據(jù)交換電路實現(xiàn)復合協(xié)議通訊模塊與應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享；通過標準連接接口與多功能應用板上的數(shù)據(jù)交換鏈路、電源、通訊握手鏈路、通訊數(shù)據(jù)鏈路連接。
本發(fā)明中的復合協(xié)議通訊模塊與多功能應用板通過標準連接接口連接，實現(xiàn)現(xiàn)場控制器系統(tǒng)整體功能。多功能應用板與通訊模塊構成上的分離方式，可滿足不同通訊協(xié)議的電氣規(guī)約及數(shù)據(jù)收發(fā)機制，并實現(xiàn)了一種可自主啟動和同步的即插即用標準連接方式。復合協(xié)議通訊模塊通過復合協(xié)議通訊電路完成特定的通訊電氣規(guī)約，由通訊控制器完成數(shù)據(jù)編碼、解碼以及數(shù)據(jù)流控制，內部通訊電路完成復合協(xié)議通訊模塊與應用系統(tǒng)的通訊命令傳輸。數(shù)據(jù)存儲器與數(shù)據(jù)交換電路主要實現(xiàn)復合協(xié)議通訊模塊與應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。標準連接接口主要提供與應用板連接的數(shù)據(jù)交換鏈路、電源、通訊握手鏈路、通訊數(shù)據(jù)鏈路等，并可通過各種線纜、連接器形式完成數(shù)據(jù)、信號、電源連接。復合協(xié)議通訊電路與通訊控制器可滿足各種通訊協(xié)議的要求，如CAN總線、LonWorks、FF總線、工業(yè)以太、485總線等。通訊控制器通過內部通訊電路可滿足各種系統(tǒng)內部通訊規(guī)約的要求，如I2C、UART、SPI等。數(shù)據(jù)存儲器與數(shù)據(jù)交換電路可滿足各種數(shù)據(jù)交換、共享技術的要求，如I2C、UART、SPI等。復合協(xié)議通訊模塊軟件均采用C語言編寫。
本發(fā)明的有益效果是，通過模塊化的嵌入式連接形式，實現(xiàn)了設備應用系統(tǒng)與通訊系統(tǒng)的構成分離和即插即用。適應了智能測控技術在各個不同行業(yè)應用領域中，對各種不同通訊技術的應用要求，將現(xiàn)場控制器的多功能應用板與復合協(xié)議通訊模塊通過標準化的連接形式形成一個整體，最大限度地融合了智能測控技術通用性強、通訊形式多樣性的特點，也適應了各種控制通訊技術不斷發(fā)展的需要，保證了系統(tǒng)最大限度地具有可持續(xù)性的技術發(fā)展?jié)摿??？朔爽F(xiàn)有智能測控設備類型繁多、產品設計低水平重復和系統(tǒng)升級成本高的不足，使系統(tǒng)可以方便、經濟、快速地實施新通訊技術的應用、新網絡設備的增加以及未來未知應用的改造。最大限度地保護了投資者和用戶的經濟利益。


圖1為本發(fā)明的結構框圖；圖2為本發(fā)明的通訊數(shù)據(jù)接收工作原理圖；圖3為本發(fā)明的通訊數(shù)據(jù)發(fā)送工作原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例在圖1中，本實用新型的核心部分是復合協(xié)議通訊模塊和現(xiàn)場控制器多功能應用板，復合協(xié)議通訊模塊用來實現(xiàn)通用型多功能應用板與外部信息網絡的連接，管理與監(jiān)控外部信息網絡發(fā)送的各種命令的信息傳送，同時實現(xiàn)通訊信道的完全隔離，滿足各種通訊協(xié)議的電氣規(guī)約要求和數(shù)據(jù)形式。
而標準連接接口則是用來實現(xiàn)復合協(xié)議通訊模塊與現(xiàn)場控制器多功能應用板之間的配接，包括物理電氣上的匹配和邏輯上的匹配，各種現(xiàn)場控制器多功能應用板上的數(shù)據(jù)交換鏈路、電源、通訊握手鏈路、通訊數(shù)據(jù)鏈路通過標準連接接口與復合協(xié)議通訊模塊連接，并在統(tǒng)一的信息交互協(xié)議的控制下構成系統(tǒng)內部通訊系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了系統(tǒng)內部的信息、通信的傳輸及管理，還滿足了復合協(xié)議通訊模塊的各種電氣要求，如電源由通用型多功能應用板統(tǒng)一提供。
復合協(xié)議通訊模塊內部的主要功能有1)與外部信息網絡的收發(fā)控制；2)系統(tǒng)內部通訊系統(tǒng)所連接設備相互間的信息交換控制與管理；3)對總線系統(tǒng)供電或提供信號驅動；4)與分總線的信息交換控制；5)進行控制與管理信息的輸入；6)進行控制與管理數(shù)據(jù)信息的編碼和解碼。
標準連接接口用來實現(xiàn)復合協(xié)議通訊模塊與通用型多功能應用板之間的匹配連接，其主要功能有1)保證物理上的匹配，如傳輸電纜、芯線數(shù)、接插件形狀等；2)保證電氣上的匹配性，如接口、信號形狀和電平等；3)保證邏輯上的匹配，如數(shù)據(jù)格式和信號傳送速率的變換，邏輯地址的產生等。
通訊控制器是指在復合協(xié)議通訊模塊中，用以實現(xiàn)編碼、解碼、以及數(shù)據(jù)流控制的主CPU及其外圍電路，例如應用于CAN總線通訊模塊中的P89C591與MAX813L電路(可支持模塊的自主啟動和同步功能)。通訊控制器通過內部通訊電路可滿足各種系統(tǒng)內部通訊規(guī)約的要求，如I2C、UART、SPI等。
數(shù)據(jù)存儲器與數(shù)據(jù)交換電路可滿足各種數(shù)據(jù)交換、共享技術的要求，如I2C、UART、SPI等。
如圖2所示，當控制系統(tǒng)的主站通過CAN現(xiàn)場總線網絡向該控制器發(fā)出命令時，通訊模塊中的通訊控制器在檢測無來自功能應用板的通訊要求的情況下，響應來自CAN總線的通訊要求，并通過SJA1000通訊電路完成數(shù)據(jù)接受，將數(shù)據(jù)通過I2C數(shù)據(jù)交換電路存儲至數(shù)據(jù)存儲器中。
此后，通訊控制器釋放對I2C總線的占用，并向功能應用板發(fā)出硬件握手同步信號，要求通訊。功能應用板響應通訊。通訊控制器通過UART內部通訊電路向功能應用板發(fā)出命令，要求其讀取存儲在數(shù)據(jù)存儲器內的數(shù)據(jù)。
功能應用板結束通訊，通過I2C數(shù)據(jù)交換電路，讀取數(shù)據(jù)，完成通訊過程。
如圖3所示，當功能應用板通過硬件握手向通訊模塊發(fā)出通訊要求時，通訊模塊中的通訊控制器優(yōu)先響應來自功能應用板的通訊要求，并通過UART內部通訊電路完成通訊，將數(shù)據(jù)編碼為符合CAN2.0規(guī)范的數(shù)據(jù)要求。然后，通過SJA1000通訊電路向現(xiàn)場總線主站發(fā)出數(shù)據(jù)，完成通訊過程。
權利要求
1.一種現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，其特征在于由多功能應用板與復合協(xié)議通訊模塊組成，兩者構成上是分離的，通過復合協(xié)議通訊模塊中的標準連接接口連接；所述的復合協(xié)議通訊模塊由復合協(xié)議通訊電路、通訊控制器、內部通訊電路、數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)據(jù)交換電路、標準連接接口組成，通訊控制器分別與復合協(xié)議通訊電路、內部通訊電路、數(shù)據(jù)交換電路相連接，數(shù)據(jù)交換電路分別與數(shù)據(jù)存儲器和標準連接接口連接，內部通訊電路與標準連接接口連接，復合協(xié)議通訊電路與現(xiàn)場總線連接，標準連接接口與現(xiàn)場控制器多功能應用板相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，其特征在于所述的復合協(xié)議是指在物理構成上能夠滿足控制通訊領域的各種通訊協(xié)議對電源、連接形式、電氣特性、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)共享等方面的要求，并能夠實現(xiàn)各種通訊協(xié)議在系統(tǒng)應用中的即插即用的一種模塊化設計。
3.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，其特征在于所述的通訊控制器是指在復合協(xié)議通訊模塊中，用以實現(xiàn)編碼、解碼、以及數(shù)據(jù)流控制的主CPU及其外圍電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，其特征在于所述的多功能應用板是一種符合業(yè)界標準的現(xiàn)場控制器功能應用板。
5.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，其特征在于所述的標準連接接口主要提供與多功能應用板連接的數(shù)據(jù)交換鏈路、電源、通訊握手鏈路、通訊數(shù)據(jù)鏈路，并可通過各種線纜、連接器形式完成數(shù)據(jù)、信號、電源連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，其特征在于多功能應用板與通訊模塊構成上的分離方式，可滿足不同通訊協(xié)議的電氣規(guī)約及數(shù)據(jù)收發(fā)機制，實現(xiàn)一種可自主啟動和同步的即插即用標準連接方式。
7.根據(jù)權利要求1所述的現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置，其特征在于現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議的實現(xiàn)方法如下通過復合協(xié)議通訊電路完成特定的通訊電氣規(guī)約；通過通訊控制器完成數(shù)據(jù)編碼、解碼、以及數(shù)據(jù)流控制；通過內部通訊電路完成復合協(xié)議通訊模塊與應用系統(tǒng)的通訊命令傳輸；通過數(shù)據(jù)存儲器與數(shù)據(jù)交換電路實現(xiàn)復合協(xié)議通訊模塊與應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享；通過標準連接接口與多功能應用板上的數(shù)據(jù)交換鏈路、電源、通訊握手鏈路、通訊數(shù)據(jù)鏈路連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種現(xiàn)場控制器的復合通訊協(xié)議裝置及實現(xiàn)方法，其包括有現(xiàn)場控制器多功能應用板和復合協(xié)議通訊模塊，二者通過復合協(xié)議通訊模塊中的標準連接接口連接；復合協(xié)議通訊模塊由復合協(xié)議通訊電路、通訊控制器、內部通訊電路、數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)據(jù)交換電路、標準連接接口組成。通訊控制器分別與復合協(xié)議通訊電路、內部通訊電路、數(shù)據(jù)交換電路相連接，數(shù)據(jù)交換電路分別與數(shù)據(jù)存儲器和標準連接接口連接，內部通訊電路與標準連接接口連接，復合協(xié)議通訊電路與現(xiàn)場總線連接，標準連接接口與現(xiàn)場控制器多功能應用板相連接。本發(fā)明通過模塊化的嵌入式連接形式，實現(xiàn)了現(xiàn)場控制器應用系統(tǒng)與通訊系統(tǒng)的構成分離和即插即用。
文檔編號H04L12/28GK1901488SQ200610045529
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月19日 優(yōu)先權日2006年7月19日
發(fā)明者陳達理, 房金民, 邵增珍 申請人:山東富臣發(fā)展有限公司