專利名稱：一種Profibus總線－以太網(wǎng)網(wǎng)橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機通信技術(shù)，特別涉及一種連接Profibus總線與以太網(wǎng)的冗余異型網(wǎng)橋。
背景技術(shù)：
Profibus總線是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動化。作為一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)，Profibus可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供可行的解決方案。
Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)根據(jù)ISO7498國際準，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(OpenSystem Interconnection-OSI)作為參考模型的，如圖1所示，該模型共有七層，并由三個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus MessageSpecifcation)。
Profibus-DP是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信，可取代24VDC或4-20mA信號傳輸，Profibus-DP定義了第一、二層和用戶接口，第三到七層未加描述，用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應用功能，并詳細說明了各種不同Profibus-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息，總線循環(huán)時間必須要比主站(PLC)程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。
Profibus-PA專為過程自動化設(shè)計，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范，Profibus-FMS定義了第一、二、七層，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范(Fieldbus Message Specification-FMS)和低層接口(LowerLayer Interface-LLI)，F(xiàn)MS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務，LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口。
Profibus-FMS用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡，是一個令牌結(jié)構(gòu)、實時多主網(wǎng)絡，在Profibus-PA中，PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的Profibus-DP協(xié)議，另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)，根據(jù)IEC1158-2標準，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。
三種Profibus(DP、FMS、PA)均使用一致的總線存取協(xié)議。該協(xié)議是通過OSI參考模型第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)來實現(xiàn)的。它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報文處理。在Profibus中，第二層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層(Fieldbus Data Link-FDL)。介質(zhì)存取控制(Medium Access Control-MAC)具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。
Profibus協(xié)議的設(shè)計要滿足介質(zhì)存取控制的兩個基本要求·在復雜的自動化系統(tǒng)(主站)間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務。
·在復雜的程序控制器和簡單的I/O設(shè)備(從站)間通信，應盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。
隨著全船網(wǎng)絡的興起，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡與上層的工業(yè)以太網(wǎng)之間聯(lián)系越來越緊密。為了真正實現(xiàn)全船網(wǎng)絡化，一般采用網(wǎng)橋?qū)F(xiàn)場總線網(wǎng)絡與工業(yè)以太網(wǎng)連接起來以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。但是以太網(wǎng)與現(xiàn)場Profibus網(wǎng)絡在結(jié)構(gòu)、性能和功能上都存在著不同程度的差異，因此將它們互連起來必須克服它們之間的差異給彼此通信帶來的影響，其基本要求是(1)在互連的網(wǎng)絡之間提供一條互連的鏈路，即至少有一條物理鏈路和對其實施控制的規(guī)程。
(2)為不同網(wǎng)絡進程間的通信提供合適的路由控制和數(shù)據(jù)交換。
(3)為網(wǎng)間通信提供良好的服務機制(如狀態(tài)報告等)。
為提供上述服務，應力求不改變二者各自的體系結(jié)構(gòu)而借助網(wǎng)絡互連設(shè)備來協(xié)調(diào)和適配網(wǎng)絡之間的各種差異。
網(wǎng)絡互連設(shè)備稱為中繼系統(tǒng)，用于傳送網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)和中止每個網(wǎng)絡內(nèi)部協(xié)議。根據(jù)中繼系統(tǒng)在OSI/RM的不同層次實現(xiàn)協(xié)議和功能的轉(zhuǎn)換，將中繼系統(tǒng)分為5種轉(zhuǎn)接器(repeater)、網(wǎng)橋或橋接器(bridge)、路由器(router)、橋路器(brouter)、網(wǎng)關(guān)(gateway)。
由于Profibus總線體系結(jié)構(gòu)包含數(shù)據(jù)鏈路層，因此與OSI七層體系結(jié)構(gòu)的其它網(wǎng)絡可在數(shù)據(jù)鏈路層上互連，適合的互連方式是采用橋接器，又稱網(wǎng)橋，是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。
在2003年7月3日提交的發(fā)明名稱為“帶有在過濾數(shù)據(jù)庫中減縮的輸入項的網(wǎng)橋裝置”的美國專利申請中公開了一種網(wǎng)橋，包括過濾數(shù)據(jù)庫和切換部分，其中，過濾數(shù)據(jù)庫存儲發(fā)送源網(wǎng)橋裝置的源地址組，發(fā)送源網(wǎng)橋裝置地址包括子網(wǎng)ID、節(jié)點ID和端口ID，子網(wǎng)ID是分配給發(fā)送源網(wǎng)橋裝置所屬的子網(wǎng)的ID，節(jié)點ID是分配給發(fā)送源網(wǎng)橋裝置的ID，端口ID是分配給發(fā)送源網(wǎng)橋裝置的每個端口的ID。切換部分連接網(wǎng)橋裝置的各端口，它與過濾數(shù)據(jù)庫相連以確定網(wǎng)橋裝置的一個端口作為輸出發(fā)送幀的輸出端口，同時還發(fā)送幀通過該網(wǎng)橋裝置的另外端口被接收。
又如1995年3月21日提交的的發(fā)明名稱為“網(wǎng)橋”的美國專利“網(wǎng)橋”和2002年1月24日提交的發(fā)明名稱為“在使用UTOPIA-LVDS網(wǎng)橋時用于建立通訊系統(tǒng)中幀同步的方法和裝置”的美國專利也涉及到了異型網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)共享技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)。
為了可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)場總線必須具有冗余功能。但是上述這些網(wǎng)橋技術(shù)都未提供現(xiàn)場總線網(wǎng)絡的冗余技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種Profibus總線-以太網(wǎng)網(wǎng)橋，其通過提供冗余網(wǎng)絡功能大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明的上述目的通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)一種Profibus總線-以太網(wǎng)網(wǎng)橋，包含以太網(wǎng)通信單元、至少兩個Profibus總線通信單元、數(shù)據(jù)緩沖器和微控制器，所述以太網(wǎng)通信單元連接至以太網(wǎng)，所述Profibus總線通信單元連接至同一設(shè)備層Profibus總線，其中，所述網(wǎng)橋完成下列操作在所述微控制器的控制下，所述Profibus總線通信單元將欲轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)的若干Profibus協(xié)議報文存儲在所述數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)，所述以太網(wǎng)通信單元將其中一個Profibus總線通信單元欲轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)的若干Profibus協(xié)議報文封裝在以太網(wǎng)協(xié)議報文內(nèi)并發(fā)送至以太網(wǎng)；在所述微控制器的控制下，所述以太網(wǎng)通信單元從以太網(wǎng)協(xié)議報文中解析出欲轉(zhuǎn)發(fā)至Profibus總線的Profibus協(xié)議報文并存儲在所述數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)，所述其中一個Profibus總線通信單元將所述第二區(qū)域內(nèi)的Profibus協(xié)議報文發(fā)送至Profibus總線，并且所述微控制器實時監(jiān)測所述其中一個Profibus總線通信單元的狀態(tài)并在出現(xiàn)故障時采用另外一個Profibus總線通信單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作。
在上述Profibus總線-以太網(wǎng)網(wǎng)橋中，為了防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟失，比較好的是，所述數(shù)據(jù)緩沖器為所述欲轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)的Profibus協(xié)議報文和欲轉(zhuǎn)發(fā)至Profibus總線的Profibus協(xié)議報文預留不同的存儲區(qū)域。
在上述Profibus總線-以太網(wǎng)網(wǎng)橋中，所述以太網(wǎng)通信單元包括以太網(wǎng)通信控制器RTL8019AS和隔離變壓器，其中，所述以太網(wǎng)通信控制器RTL8019AS連接至所述內(nèi)部總線并經(jīng)所述隔離變壓器連接至以太網(wǎng)。
在上述Profibus總線-以太網(wǎng)網(wǎng)橋中，所述第一和第二Profibus總線通信單元皆包括獨立控制器SPC3、Profibus控制器接口芯片SN75ALS176，其中，所述獨立控制器SPC3連接至所述內(nèi)部總線并經(jīng)光電隔離器件與所述Profibus控制器接口芯片SN75ALS176連接，并且所述微控制器根據(jù)所述其中一個Profibus總線通信單元的獨立控制器SPC3的錯誤代碼寄存器的數(shù)值確定所述其中一個Profibus總線通信單元的狀態(tài)。
在上述Profibus總線-以太網(wǎng)網(wǎng)橋中，所述微控制器采用微控制器ADμC812。
在本發(fā)明的網(wǎng)橋中，Profibus協(xié)議與以太網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換在應用層實現(xiàn)，因此可以充分利用現(xiàn)有的設(shè)備和現(xiàn)成的產(chǎn)品，這有助于加快開發(fā)速度和減少開發(fā)工作量。在本發(fā)明中，通過在Profibus總線側(cè)采用主從式結(jié)構(gòu)提供冗余功能，具體而言，正常情況下采用其中一個Profibus通信單元作為主設(shè)備，另一Profibus通信單元作為從設(shè)備起備份作用，當主設(shè)備出現(xiàn)故障時即啟用從設(shè)備。為了監(jiān)測主設(shè)備的狀態(tài)，本發(fā)明充分利用現(xiàn)場總線的實時故障診斷功能，一旦發(fā)現(xiàn)Profibus總線控制器發(fā)生錯誤碼溢出，就立即實現(xiàn)無擾動切換。此外，為了防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟失，本發(fā)明還采用雙緩沖區(qū)技術(shù)來采集和存儲數(shù)據(jù)。


通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明較佳實施例的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點，其中圖1示出了Profibus總線體系結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2示出了按照本發(fā)明較佳實施例的協(xié)議轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3示出了按照本發(fā)明較佳實施例的網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
如圖2所示，為了實現(xiàn)Profibus總線與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)共享，網(wǎng)橋應該至少具備下列邏輯功能模塊Profibus協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11、以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊12、數(shù)據(jù)緩存模塊13和控制模塊14，其中，Profibus協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11實現(xiàn)Profibus網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路層和物理層通信協(xié)議，負責將Profibus協(xié)議報文發(fā)送至Profibus總線，以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊12實現(xiàn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層通信協(xié)議，負責將Profibus協(xié)議報文封裝在以太網(wǎng)協(xié)議報文內(nèi)并轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)，以及從以太網(wǎng)協(xié)議傳輸層報文中提取Profibus協(xié)議報文，數(shù)據(jù)緩存模塊13負責存儲欲轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)和Profibus總線的Profibus協(xié)議報文，而控制模塊14負責整個協(xié)議轉(zhuǎn)換過程的協(xié)調(diào)和管理。為了使現(xiàn)場總線具備冗余功能，在本發(fā)明中，Profibus協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11應采用主從結(jié)構(gòu)配置，并且由控制模塊14負責在主設(shè)備出現(xiàn)故障時實時無擾動切換至從設(shè)備。
圖3示出了實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換和切換功能的網(wǎng)橋原理框圖。該網(wǎng)橋包括微控制器21、Profibus總線通信單元22a、22b、以太網(wǎng)通信單元23和數(shù)據(jù)緩沖器24。
Profibus總線通信單元22a包含Profibus通信控制器221a和Profibus控制器接口芯片222a，在本實施例中，它們分別采用獨立通信控制器芯片SPC3和Profibus控制器接口芯片SN75ALS176，直接實現(xiàn)了Profibus數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的通信協(xié)議，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期。
SPC3芯片用于控制Profibus總線中的信號傳輸，它通過內(nèi)部地址數(shù)據(jù)控制總線25與微控制器21、數(shù)據(jù)緩沖器24和輸人/輸出接口模塊(未畫出)相連，并通過Profibus控制器接口芯片SN75ASL176連接在物理總線上。
SPC3芯片集成了DP協(xié)議中的MAC和FDL兩層，可以承擔通信部分的微處理器負載，實現(xiàn)DP從站通信處理。SPC3通過它的雙口RAM與微控制器21交換數(shù)據(jù)，微控制器21操作SPC3芯片就像操作其外部RAM。SPC3的總線接口是個可參數(shù)化的同步/異步8位接口，適合于Motorola和Intel的微控制器/處理器。DP通信的服務存取點由SPC3芯片自動建立，各種報文信息呈現(xiàn)在用戶面前的是不同BUF的內(nèi)部數(shù)據(jù)。用戶可以通過總線接口訪問這些內(nèi)部數(shù)據(jù)。
SPC3芯片內(nèi)部集成有看門狗定時器，其操作于下列三種不同的狀態(tài)波特率監(jiān)測、波特率控制和DP控制。內(nèi)部的UART實現(xiàn)串并數(shù)據(jù)流的相互轉(zhuǎn)換，SPC3可以自動標識總線的波特率(916k～12M)?？臻e定時器控制串行總線電纜上的總線定時。微序列器控制整個SPC3芯片的工作過程。
SPC3芯片的內(nèi)部還集成有115K雙口RAM，其地址空間從00H到5FFH。內(nèi)部以8字節(jié)為一個單元，分成192段。以功能區(qū)分，可分為下列三個區(qū)域。
從00H到015H為方式設(shè)定和狀態(tài)指示寄存器區(qū)域。中斷請求寄存器可讀可寫，寫時主要用于調(diào)試。必須配置的還有中斷屏蔽寄存器，工作模式寄存器0和1?？撮T狗用于波特率控制的定時值寄存器。還有從站最小延遲時間寄存器。用于指示SPC3作情況的寄存器有中斷請求和中斷發(fā)生寄存器；狀態(tài)寄存器；輸入BUF、輸出BUF和診斷BUF的狀態(tài)寄存器。
從016H到03FH為配置參數(shù)區(qū)域，各種BUF的指針與長度(包括本站地址、地址允許改變變量、用戶看門狗值和設(shè)備標識號)在此區(qū)域設(shè)置。這些BUF包括三個輸入BUF、三個輸出BUF、兩個診斷BUF、兩個輔助nF、一個配置BUF、一個參數(shù)BUF和一個地址設(shè)置BUF。
從040H到5FFH的1472字節(jié)為用戶區(qū)域，它們用來接收來自IO應用和主站的數(shù)據(jù)。這些BUF的配置，包括BUF的長度和初始地址必須在SPC3的“離線”狀態(tài)下完成。在操作過程中，除了Dout_buf和Din_buf的長度可變外，其它配置不能更改?？偩€上的串行數(shù)據(jù)經(jīng)過UART轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)進入SPC3。SPC3自動識別并接收傳送給本站的數(shù)據(jù)報文。它根據(jù)報文結(jié)構(gòu)的不同，識別出不同的服務訪問點，將數(shù)據(jù)存進對應的BUF。
為進一步提高系統(tǒng)抗干擾能力，在Profibus總線通信單元22a中，Profibus控制器SPC3與Profibus控制器接口SN75ASL176通過光電隔離芯片223a相連，并采用DC-DC變換器隔離電源。此外，通信信號傳輸?shù)綄Ь€的端點時會發(fā)生反射，反射信號將干擾正常信號的傳輸，為消除反射信號，總線兩端接有終端電阻，其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。
Profibus總線通信單元22b同樣通過上述內(nèi)部地址數(shù)據(jù)控制總線25與微控制器21、數(shù)據(jù)緩沖器24和輸人/輸出接口模塊(未畫出)相連，并連接在Profibus物理總線上，其與Profibus總線通信單元22a互為備份，從而提供冗余功能。由于Profibus總線通信單元22b的結(jié)構(gòu)和工作原理與Profibus總線通信單元22a相同，因此此處不再贅述。
以太網(wǎng)通信單元23包括以太網(wǎng)控制器23a和隔離變壓器23b，控制器23a采用臺灣Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS以太網(wǎng)控制器芯片實現(xiàn)。該芯片通過內(nèi)部地址數(shù)據(jù)控制總線25與微控制器21、數(shù)據(jù)緩沖器24等相連，并經(jīng)過隔離變壓器23b連接至以太網(wǎng)，使得外部控制單元只需要對其進行讀寫即可完成對以太網(wǎng)的操作。
微控制器21為核心處理器，它負責協(xié)調(diào)和管理Profibus協(xié)議一以太網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和Profibus總線通信單元之間的切換過程，具體而言，其與Profibus總線通信單元22a或22b協(xié)同實現(xiàn)圖2中Profibus協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊11的功能，并與以太網(wǎng)通信單元23協(xié)同實現(xiàn)圖2中以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊12的功能。
在本實施例中，微控制器21選用AD公司的ADμC812芯片，該芯片對8052兼容，片上帶有8K片內(nèi)程序閃存和640字節(jié)數(shù)據(jù)閃存，不需要擴展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，減少了元器件數(shù)量；并且該芯片可以通過串口在線調(diào)試和重復下載程序，開發(fā)周期短，開發(fā)成本低。
數(shù)據(jù)緩沖器24提供了圖2中數(shù)據(jù)緩存模塊13的功能，其采用一塊8K的RAM實現(xiàn)，它通過上述內(nèi)部地址數(shù)據(jù)控制總線25分別與微控制器21、Profibus總線通信單元22a和22b、以太網(wǎng)控制器單元23相連。
以下描述圖3所示網(wǎng)橋的工作原理。這里假設(shè)Profibus總線通信單元22a為當前的主設(shè)備，Profibus報文的識別碼為11位，在經(jīng)過驗收濾波器的篩選后，符合條件的報文才能被接收，并存入SPC3芯片的接收緩沖區(qū)。識別碼值越小，優(yōu)先級越高。如果總線上出現(xiàn)報文沖突，優(yōu)先級高的報文選占據(jù)總線。Profibus節(jié)點間每次最多傳送的數(shù)據(jù)為10個字節(jié)。它與接收緩沖區(qū)寄存器結(jié)構(gòu)大體相同，只是地址不同。
當以太網(wǎng)應用層有數(shù)據(jù)要發(fā)送到Profibus節(jié)點時，首先，以太網(wǎng)協(xié)議報文被以太網(wǎng)通信單元23從傳輸層數(shù)據(jù)報文中解析出完整的Profibus協(xié)議報文，存放在數(shù)據(jù)緩沖器24的其中一個區(qū)域A內(nèi)，然后微控制器21指令Profibus總線通信單元22a從數(shù)據(jù)緩存存儲器24的區(qū)域A提取Profibus協(xié)議報文并將Profibus協(xié)議報文發(fā)送到Profibus總線上。
反過來，當Profibus設(shè)備有數(shù)據(jù)要發(fā)送到用戶層時，首先，Profibus協(xié)議報文由Profibus總線通信單元22a和22b將Profibus協(xié)議報文存放在數(shù)據(jù)緩沖器24的另外兩個區(qū)域B1和B2內(nèi)。由于Profibus協(xié)議報文的長度小于以太網(wǎng)協(xié)議報文的長度，因此可以將若干Profibus協(xié)議報文封裝在一個以太網(wǎng)協(xié)議報文內(nèi)。如上所述，這里假設(shè)Profibus總線通信單元22a為當前的主設(shè)備，因此以太網(wǎng)通信單元23在微控制器21的指令下，從數(shù)據(jù)緩沖器24的區(qū)域B1內(nèi)提取若干Profibus協(xié)議報文，并將去除地址和個數(shù)信息的數(shù)據(jù)作為應用層數(shù)據(jù)封裝起來以發(fā)送到以太網(wǎng)。
SPC3芯片錯誤代碼寄存器中的數(shù)值可以用來判斷該Profibus通信控制器所屬設(shè)備是否出現(xiàn)故障。在工作狀態(tài)下，微控制器21通過上述地址數(shù)據(jù)控制總線訪問Profibus總線通信單元22a以讀取其SPC3芯片的錯誤代碼寄存器，一旦判斷SPC3芯片的錯誤寄存器出現(xiàn)異常數(shù)值，則微控制器21指令Profibus總線通信單元22a從數(shù)據(jù)緩存存儲器24的區(qū)域A提取Profibus協(xié)議報文并將Profibus協(xié)議報文發(fā)送到Profibus總線上，并且指令以太網(wǎng)通信單元23從數(shù)據(jù)緩沖器24的區(qū)域B2內(nèi)提取若干Profibus協(xié)議報文，并將去除地址和個數(shù)信息的數(shù)據(jù)作為應用層數(shù)據(jù)封裝起來以發(fā)送到以太網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.一種Profibus總線—以太網(wǎng)網(wǎng)橋，其特征在于，包含以太網(wǎng)通信單元、至少兩個Profibus總線通信單元、數(shù)據(jù)緩沖器和微控制器，所述以太網(wǎng)通信單元連接至以太網(wǎng)，所述Profibus總線通信單元連接至同一設(shè)備層Profibus總線，其中，所述網(wǎng)橋完成下列操作在所述微控制器的控制下，所述Profibus總線通信單元將欲轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)的若干Profibus協(xié)議報文存儲在所述數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)，所述以太網(wǎng)通信單元將其中一個Profibus總線通信單元欲轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)的若干Profibus協(xié)議報文封裝在以太網(wǎng)協(xié)議報文內(nèi)并發(fā)送至以太網(wǎng)；在所述微控制器的控制下，所述以太網(wǎng)通信單元從以太網(wǎng)協(xié)議報文中解析出欲轉(zhuǎn)發(fā)至Profibus總線的Profibus協(xié)議報文并存儲在所述數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)，所述其中一個Profibus總線通信單元將所述第二區(qū)域內(nèi)的Profibus協(xié)議報文發(fā)送至Profibus總線，并且所述微控制器實時監(jiān)測所述其中一個Profibus總線通信單元的狀態(tài)并在出現(xiàn)故障時采用另外一個Profibus總線通信單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作。
2.如權(quán)利要求1所述的Profibus總線—以太網(wǎng)網(wǎng)橋，其特征在于，所述數(shù)據(jù)緩沖器為所述欲轉(zhuǎn)發(fā)至以太網(wǎng)的Profibus協(xié)議報文和欲轉(zhuǎn)發(fā)至Profibus總線的Profibus協(xié)議報文預留不同的存儲區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的Profibus總線—以太網(wǎng)網(wǎng)橋，其特征在于，所述控制單元的功能采用微控制器ADμC812實現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求3所述的Profibus總線—以太網(wǎng)網(wǎng)橋，其特征在于，所述以太網(wǎng)通信單元包括以太網(wǎng)通信控制器RTL8019AS和隔離變壓器，其中，所述以太網(wǎng)通信控制器RTL8019AS連接至所述內(nèi)部總線并經(jīng)所述隔離變壓器連接至以太網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求4所述的Profibus總線—以太網(wǎng)網(wǎng)橋，其特征在于，所述第一和第二Profibus總線通信單元皆包括獨立控制器SPC3、Profibus控制器接口芯片SN75ALS176，其中，所述獨立控制器SPC3連接至所述內(nèi)部總線并經(jīng)光電隔離器件與所述Profibus控制器接口芯片SN75ALS176連接，并且所述微控制器根據(jù)所述其中一個Profibus總線通信單元的獨立控制器SPC3的錯誤代碼寄存器的數(shù)值確定所述其中一個Profibus總線通信單元的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Profibus總線－以太網(wǎng)網(wǎng)橋，其包含以太網(wǎng)通信單元、至少兩個Profibus總線通信單元、數(shù)據(jù)緩沖器和微控制器，所述以太網(wǎng)通信單元連接至以太網(wǎng)，所述Profibus總線通信單元連接至同一設(shè)備層Profibus總線，在所述微控制器的控制下，所述Profibus總線通信單元和以太網(wǎng)通信單元負責數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)和Profibus總線上的轉(zhuǎn)發(fā)，所述微控制器實時監(jiān)測所述其中一個Profibus總線通信單元的狀態(tài)并在出現(xiàn)故障時采用另外一個Profibus總線通信單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作。在本發(fā)明中，通過在Profibus總線側(cè)采用主從式結(jié)構(gòu)提供冗余功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H04L12/56GK1798113SQ20041009922
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者陸海春, 呂健, 黃鶴, 張平, 顧海宏, 劉赟, 陳亞杰, 雷雨, 史文祥, 段征, 劉預學, 彭寧華 申請人:中國船舶重工集團公司第七一一研究所