一种多功能网络协议转换设备的制作方法

本实用新型涉及通信设备技术领域，具体的说是一种多功能网络协议转换设备。

背景技术：

在工业控制领域，控制网络技术是自动控制技术和计算机通讯技术发展和相互融合的网络化自动控制技术，从集散控制系统、现场总线控制系统乃至工业以太网都是以控制网络数据通讯为基础的，当前现场设备接口与控制网络的连接主要通过支持不同协议的通信适配器以及网关来实现。这种局面在短时间内很难有所改观。面对当前支持不同协议的多种控制网络体系纷争的局面，不同厂商的现场设备难以适从，为实现与控制网络进行数据通讯，随之而产生了大量的支持不同通讯协议的具有数据通讯接口的智能设备。但目前市面上一些大公司所提供的解决方案价格昂贵，软件开发成本较高，对于底层网络价格太过于昂贵。因此，国内一些公司也致力于这方面的研究，并取得一定成果，但功能相对单一，一般的网关只能实现一种协议数据到另一种协议数据的转换，通信适配器只能实现一种标准接口数据到一种协议数据的转换。灵活性与通用性不足，很难满足复杂的现场控制网络与设备通信的要求。

因此，为克服上述技术的不足而设计出一款结构简单，能实现现场设备与控制网络的无缝融合，通用性好，能灵活应对需要与多种不同协议控制网络通信，成本低的一种多功能网络协议转换设备，正是发明人所要解决的问题。

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技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种多功能网络协议转换设备，其结构简单，能实现现场设备与控制网络的无缝融合，通用性好，能灵活应对需要与多种不同协议控制网络通信，准确稳定，成本低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能网络协议转换设备，其包括有单片机、电源电路、Profibus-DP总线接口电路、CAN总线接口电路、键盘、显示器、串口接口芯片，所述单片机分别连接有串口接口芯片、键盘、显示器、扩展存储器、电源电路、晶振电路、看门狗电路，所述Profibus-DP总线接口电路通过光耦电路与Profibus-DP总线收发器连接，所述Profibus-DP总线收发器与Profibus-DP总线连接，所述Profibus-DP总线接口电路与有源晶振连接，所述CAN总线接口电路通过光耦电路与CAN总线收发器连接，所述CAN总线收发器连接CAN总线，所述CAN总线接口电路与晶振电路连接，所述串口接口芯片分别与RS485/RS422接口、RS232接口连接。

进一步，所述Profibus-DP总线接口电路中采用SPC3芯片。

进一步，所述CAN总线接口电路中采用SJA1000控制器。

进一步，所述串口接口电路采用MAX3162复合电平转换芯片。

进一步，所述单片机采用W78E58B芯片，所述单片机采用5V电源供电。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型集成了Profibus-DP总线接口与CAN总线接口以及RS232、RS485、RS422三个常用串口接口，实现了常用串口与多种协议的现场总线通信，功能更加丰富，性价比高，性能稳定，可根据现场环境灵活运用，调数据传输能力强，准确稳定，解决了在复杂控制网络或特殊的改造场合的数据转换需求。

附图说明

图1是本实用新型整体结构框图。

图2是本实用新型单片机电路图。

图3是本实用新型Profibus-DP总线接口电路图。

图4是本实用新型CAN总线接口电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1是本实用新型整体结构框图，该结构一种多功能网络协议转换设备，包括有单片机、电源电路、Profibus-DP总线接口电路、CAN总线接口电路、键盘、显示器、串口接口芯片，单片机分别连接有串口接口芯片、键盘、显示器、扩展存储器、电源电路、晶振电路、看门狗电路，Profibus-DP总线接口电路 通过光耦电路与Profibus-DP总线收发器连接，Profibus-DP总线收发器与Profibus-DP总线连接，Profibus-DP总线接口电路与有源晶振连接，CAN总线接口电路通过光耦电路与CAN总线收发器连接，CAN总线收发器连接CAN总线，CAN总线接口电路与晶振电路连接，串口接口芯片分别与RS485/RS422接口、RS232接口连接。

Profibus-DP总线接口电路中采用SPC3芯片，Profibus-DP侧的通讯任务由协议芯片SPC3完成。单片机通过控制SPC3实现数据交换，这样在提高硬件可靠性的同时，大大降低了软件的开发工作量。CAN总线接口电路中采用SJA1000控制器来实现CAN节点的设计。串口接口电路则采用能够支持RS485、RS232和RS422标准串行接口传输方式的MAX3162复合电平转换芯片，实现串行信号与单片机TTL电平信号的转换任务，降低硬件成本同时提高可靠性。

参见图2是本实用新型单片机电路图，系统单片机采用W78E58B芯片，W78E58B单片机利用PO口与部分P2口外扩了16KB的数据存储器用于通信过程中的各网络的接收与发送缓冲区以及单片机的数据缓冲。 单片机的P2.7、P2.6作为译码器的输入信号端，通过译码器选择选通工作芯片，选择与Profibus-DP总线或CAN总线通信。单片机采用5V电压源供电，P0口作为地址线低8位与数据线复用端口，通过地址锁存器将地址与数据线分离，P2.0-P2.5作为地址的高位与外部数据存储器相连。当Profibus-DP总线与CAN总线向单片机发送数据时，通过 INT0与INT1外部中断的方式通知单片机。为防止程序跑飞，设置了看门狗电路，使用芯片MAX813L，单片机的P3.5不断输出脉冲到看门狗芯片，作为喂狗信号，当程序跑飞，不再输出信号时，电路复位。

参见图3是本实用新型Profibus-DP总线接口电路图，Profibus-DP总线作为标准现场总线，Profibus-DP总线接口模块电路主要由协议芯片SPC3、光耦、Profibus-DP总线收发器组成。Profibus-DP协议的关键部分由智能协议芯片SPC3实现，其余部分由单片机实现。单片机通过控制SPC3实现数据交换。Profibus-DP网络侧采用SN75176来完成数据的收发任务，它能将网络上的差分信号转换成TTL信号传输给SPC3的RXD口，同时也能够将SPC3的TTL信号转换成差分信号，光耦采用HC-PL7720，其波特率可达25Mb/s，完全可以满足Profibus-DP通讯需要。

有源晶振为SPC3芯片提供稳定的48M时钟频率。单片机通过缓冲门电路74HC245控制芯片SPC3工作。串行发送端口TXD连接到U2_3芯片光耦的V1端口，发送数据到Profibus-DP总线；串行接收端口RXD连接到U2_2芯片的V0端，接收来自总线的数据。RTS端通过电阻R9连接到U2_4芯片的VF-端，作为请求发送信号。SPC3通过中断INT0向单片机发送中断请求，传输数据通信。总线收发器与DB9针形连接器相连，总线收发器的A、B端并联一个120Ω的终端电阻，并且在终端电阻上增加一个跳线开关，当从站不在总线型网络两端时闭合跳线开关，短路终端电阻。

参见图4是本实用新型CAN总线接口电路图，SJA1000的ADO～AD7与单片机的ADO～AD7相连接，单片机通过译码器输出Y1连接SJA1000的CS端，当Y1为低电平时，SJA1000选通进行工作。SJA1000通过中断INT1向单片机发送中断请求，传输数据通信。复位端RST通过反相器与看门狗芯片连接，当程序跑飞时进行复位。SJA1000的数据通过TXO引脚送出，通过光耦进入总线收发器PCA82C250的TXD引脚，由总线收发器送到CAN总线，CAN总线上的数据则由总线收发器的RXD通过光耦送到SJA1000的RXO与RX1。SJA1000与CAN总线之间采用高速光耦6N137，并且在光耦6N137输入端口需要加输入电阻390Ω，输出端口需要加上拉电阻390Ω。

在串口侧要支持3种不同的串口RS232、RS485与RS422，故采用复合电平转换芯片MAX3162来完成串行信号与单片机的TTL信号的相互转换。MAX3162能够同时支持RS232、RS485、RS422三种传输方式，可以作为双通道的RS232收发器，也可以作为单通道的RS485/RS422收发器，支持RS485/RS422的全双工和半双工工作模式。支持RS485的10Mb/s和 RS232的1Mb/s的传输速率。采用MAX3162芯片可以有效地减轻电路设计的复杂性，提高电路的稳定性。串口侧使用2个DB9针连接器，一个作为RS485/RS422串口接口，另一个作为RS232串口接口。