专利名称：现场控制器的复合通讯协议装置及实现方法
技术领域：
本发明涉及一种控制网络通信领域，具体地说是一种以现场控制器多功能应用板与专用型通讯模块(如LonWorks、CAN、FF)分离的方式，适合各种类型通讯协议的现场控制器复合协议通讯装置及实现方法。
背景技术：
目前伴随着智能测控技术的发展，各种行业应用领域(如化工、冶金、船舶、建筑)对智能测控技术的应用要求具有越来越大的相似性，同时，各种通讯技术的发展，使各个行业应用领域内的通讯技术形式具备越来越强的专向适用性。目前，公知的智能测控设备采取的方式是为各种行业应用领域提供专用型设计产品，以专用的形式接入特定应用，结果一套产品设计只能为一个专门的应用领域服务，造成了产品线设备五花八门，管理、维护困难，开发资源浪费，成本大幅上升，开发周期延长，更无法方便地实现通讯系统升级、扩充。
发明内容
本发明为克服现有智能测控设备类型繁多、产品设计低、水平重复和系统升级成本高的不足，提供一种能适应不同行业应用领域内各种现场控制器，而且能实现各种专用型通讯技术的标准化接入，并以模块化的嵌入式技术形式，实现现场控制器与通讯系统的构成分离和即插即用式的现场控制器的复合通讯协议装置及实现方法。
本发明采用下述技术方案实现一种现场控制器的复合通讯协议装置，由多功能应用板与复合协议通讯模块组成，两者构成上是分离的，并通过复合协议通讯模块中的标准连接接口连接；所述的复合协议通讯模块由复合协议通讯电路、通讯控制器、内部通讯电路、数据存储器、数据交换电路、标准连接接口组成，通讯控制器分别与复合协议通讯电路、内部通讯电路、数据交换电路相连接，数据交换电路分别与数据存储器和标准连接接口连接，内部通讯电路与标准连接接口连接，复合协议通讯电路与现场总线连接，标准连接接口与现场控制器多功能应用板相连接。
所述的复合协议是指在物理构成上能够满足控制通讯领域的各种通讯协议对电源、连接形式、电气特性、数据存储、数据共享等方面的要求，并能够实现各种通讯协议在系统应用中的即插即用的一种模块化设计。
所述的通讯控制器是指在复合协议通讯模块中，用以实现编码、解码、以及数据流控制的主CPU及其外围电路。
所述的多功能应用板是一种符合业界标准的现场控制器功能应用板。
所述的标准连接接口主要提供与多功能应用板连接的数据交换链路、电源、通讯握手链路、通讯数据链路，并可通过各种线缆、连接器形式完成数据、信号、电源连接。
多功能应用板与通讯模块构成上的分离方式，可满足不同通讯协议的电气规约及数据收发机制，实现一种可自主启动和同步的即插即用标准连接方式。
现场控制器的复合通讯协议的实现方法通过复合协议通讯电路完成特定的通讯电气规约；通过通讯控制器完成数据编码、解码以及数据流控制；通过内部通讯电路完成复合协议通讯模块与应用系统的通讯命令传输，包括数据通讯与硬件握手同步；通过数据存储器与数据交换电路实现复合协议通讯模块与应用系统的数据共享；通过标准连接接口与多功能应用板上的数据交换链路、电源、通讯握手链路、通讯数据链路连接。
本发明中的复合协议通讯模块与多功能应用板通过标准连接接口连接，实现现场控制器系统整体功能。多功能应用板与通讯模块构成上的分离方式，可满足不同通讯协议的电气规约及数据收发机制，并实现了一种可自主启动和同步的即插即用标准连接方式。复合协议通讯模块通过复合协议通讯电路完成特定的通讯电气规约，由通讯控制器完成数据编码、解码以及数据流控制，内部通讯电路完成复合协议通讯模块与应用系统的通讯命令传输。数据存储器与数据交换电路主要实现复合协议通讯模块与应用系统的数据共享。标准连接接口主要提供与应用板连接的数据交换链路、电源、通讯握手链路、通讯数据链路等，并可通过各种线缆、连接器形式完成数据、信号、电源连接。复合协议通讯电路与通讯控制器可满足各种通讯协议的要求，如CAN总线、LonWorks、FF总线、工业以太、485总线等。通讯控制器通过内部通讯电路可满足各种系统内部通讯规约的要求，如I2C、UART、SPI等。数据存储器与数据交换电路可满足各种数据交换、共享技术的要求，如I2C、UART、SPI等。复合协议通讯模块软件均采用C语言编写。
本发明的有益效果是，通过模块化的嵌入式连接形式，实现了设备应用系统与通讯系统的构成分离和即插即用。适应了智能测控技术在各个不同行业应用领域中，对各种不同通讯技术的应用要求，将现场控制器的多功能应用板与复合协议通讯模块通过标准化的连接形式形成一个整体，最大限度地融合了智能测控技术通用性强、通讯形式多样性的特点，也适应了各种控制通讯技术不断发展的需要，保证了系统最大限度地具有可持续性的技术发展潜力。克服了现有智能测控设备类型繁多、产品设计低水平重复和系统升级成本高的不足，使系统可以方便、经济、快速地实施新通讯技术的应用、新网络设备的增加以及未来未知应用的改造。最大限度地保护了投资者和用户的经济利益。
图1为本发明的结构框图；图2为本发明的通讯数据接收工作原理图；图3为本发明的通讯数据发送工作原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例在图1中，本实用新型的核心部分是复合协议通讯模块和现场控制器多功能应用板，复合协议通讯模块用来实现通用型多功能应用板与外部信息网络的连接，管理与监控外部信息网络发送的各种命令的信息传送，同时实现通讯信道的完全隔离，满足各种通讯协议的电气规约要求和数据形式。
而标准连接接口则是用来实现复合协议通讯模块与现场控制器多功能应用板之间的配接，包括物理电气上的匹配和逻辑上的匹配，各种现场控制器多功能应用板上的数据交换链路、电源、通讯握手链路、通讯数据链路通过标准连接接口与复合协议通讯模块连接，并在统一的信息交互协议的控制下构成系统内部通讯系统，不仅实现了系统内部的信息、通信的传输及管理，还满足了复合协议通讯模块的各种电气要求，如电源由通用型多功能应用板统一提供。
复合协议通讯模块内部的主要功能有1)与外部信息网络的收发控制；2)系统内部通讯系统所连接设备相互间的信息交换控制与管理；3)对总线系统供电或提供信号驱动；4)与分总线的信息交换控制；5)进行控制与管理信息的输入；6)进行控制与管理数据信息的编码和解码。
标准连接接口用来实现复合协议通讯模块与通用型多功能应用板之间的匹配连接，其主要功能有1)保证物理上的匹配，如传输电缆、芯线数、接插件形状等；2)保证电气上的匹配性，如接口、信号形状和电平等；3)保证逻辑上的匹配，如数据格式和信号传送速率的变换，逻辑地址的产生等。
通讯控制器是指在复合协议通讯模块中，用以实现编码、解码、以及数据流控制的主CPU及其外围电路，例如应用于CAN总线通讯模块中的P89C591与MAX813L电路(可支持模块的自主启动和同步功能)。通讯控制器通过内部通讯电路可满足各种系统内部通讯规约的要求，如I2C、UART、SPI等。
数据存储器与数据交换电路可满足各种数据交换、共享技术的要求，如I2C、UART、SPI等。
如图2所示，当控制系统的主站通过CAN现场总线网络向该控制器发出命令时，通讯模块中的通讯控制器在检测无来自功能应用板的通讯要求的情况下，响应来自CAN总线的通讯要求，并通过SJA1000通讯电路完成数据接受，将数据通过I2C数据交换电路存储至数据存储器中。
此后，通讯控制器释放对I2C总线的占用，并向功能应用板发出硬件握手同步信号，要求通讯。功能应用板响应通讯。通讯控制器通过UART内部通讯电路向功能应用板发出命令，要求其读取存储在数据存储器内的数据。
功能应用板结束通讯，通过I2C数据交换电路，读取数据，完成通讯过程。
如图3所示，当功能应用板通过硬件握手向通讯模块发出通讯要求时，通讯模块中的通讯控制器优先响应来自功能应用板的通讯要求，并通过UART内部通讯电路完成通讯，将数据编码为符合CAN2.0规范的数据要求。然后，通过SJA1000通讯电路向现场总线主站发出数据，完成通讯过程。
权利要求
1.一种现场控制器的复合通讯协议装置，其特征在于由多功能应用板与复合协议通讯模块组成，两者构成上是分离的，通过复合协议通讯模块中的标准连接接口连接；所述的复合协议通讯模块由复合协议通讯电路、通讯控制器、内部通讯电路、数据存储器、数据交换电路、标准连接接口组成，通讯控制器分别与复合协议通讯电路、内部通讯电路、数据交换电路相连接，数据交换电路分别与数据存储器和标准连接接口连接，内部通讯电路与标准连接接口连接，复合协议通讯电路与现场总线连接，标准连接接口与现场控制器多功能应用板相连接。
2.根据权利要求1所述的现场控制器的复合通讯协议装置，其特征在于所述的复合协议是指在物理构成上能够满足控制通讯领域的各种通讯协议对电源、连接形式、电气特性、数据存储、数据共享等方面的要求，并能够实现各种通讯协议在系统应用中的即插即用的一种模块化设计。
3.根据权利要求1所述的现场控制器的复合通讯协议装置，其特征在于所述的通讯控制器是指在复合协议通讯模块中，用以实现编码、解码、以及数据流控制的主CPU及其外围电路。
4.根据权利要求1所述的现场控制器的复合通讯协议装置，其特征在于所述的多功能应用板是一种符合业界标准的现场控制器功能应用板。
5.根据权利要求1所述的现场控制器的复合通讯协议装置，其特征在于所述的标准连接接口主要提供与多功能应用板连接的数据交换链路、电源、通讯握手链路、通讯数据链路，并可通过各种线缆、连接器形式完成数据、信号、电源连接。
6.根据权利要求1所述的现场控制器的复合通讯协议装置，其特征在于多功能应用板与通讯模块构成上的分离方式，可满足不同通讯协议的电气规约及数据收发机制，实现一种可自主启动和同步的即插即用标准连接方式。
7.根据权利要求1所述的现场控制器的复合通讯协议装置，其特征在于现场控制器的复合通讯协议的实现方法如下通过复合协议通讯电路完成特定的通讯电气规约；通过通讯控制器完成数据编码、解码、以及数据流控制；通过内部通讯电路完成复合协议通讯模块与应用系统的通讯命令传输；通过数据存储器与数据交换电路实现复合协议通讯模块与应用系统的数据共享；通过标准连接接口与多功能应用板上的数据交换链路、电源、通讯握手链路、通讯数据链路连接。
全文摘要
本发明涉及一种现场控制器的复合通讯协议装置及实现方法，其包括有现场控制器多功能应用板和复合协议通讯模块，二者通过复合协议通讯模块中的标准连接接口连接；复合协议通讯模块由复合协议通讯电路、通讯控制器、内部通讯电路、数据存储器、数据交换电路、标准连接接口组成。通讯控制器分别与复合协议通讯电路、内部通讯电路、数据交换电路相连接，数据交换电路分别与数据存储器和标准连接接口连接，内部通讯电路与标准连接接口连接，复合协议通讯电路与现场总线连接，标准连接接口与现场控制器多功能应用板相连接。本发明通过模块化的嵌入式连接形式，实现了现场控制器应用系统与通讯系统的构成分离和即插即用。
文档编号H04L12/28GK1901488SQ200610045529
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者陈达理, 房金民, 邵增珍 申请人:山东富臣发展有限公司