專利名稱：多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，更具體地說是涉及一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
2007年，國際電工委員會(huì)發(fā)布第四版IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，采納了 20種總線作為國際標(biāo)準(zhǔn)。不同現(xiàn)場(chǎng)總線有不同的應(yīng)用領(lǐng)域，沒有一種適用于所有控制領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。各現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議之間不完全兼容，導(dǎo)致不同現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議上的用戶設(shè)備不能直接通信。目前常用的解決方法是采用工控機(jī)加現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡來實(shí)現(xiàn)總線通信，不過這種方案的缺點(diǎn)是成本高，開發(fā)周期長(zhǎng)。目前在現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用的總線有CAN、485、l_Wire、Wiegand等。不同的現(xiàn) 場(chǎng)總線傳輸介質(zhì)不一樣，對(duì)應(yīng)的硬件接口電路也不同，運(yùn)行的通信協(xié)議各異。例如在停車場(chǎng)車位管理時(shí)，為了提供準(zhǔn)確、高效、便捷的管理及服務(wù)，PC機(jī)需要與多種設(shè)備(如車位信息采集器、顯示屏、道閘、欄桿機(jī)、讀卡器、溫濕度傳感器等)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互，然而由于這些設(shè)備都有著各自不同的通信方式以及通信協(xié)議，無法直接與PC機(jī)所處的以太網(wǎng)直接連接。現(xiàn)有技術(shù)中，協(xié)議轉(zhuǎn)換器僅有I路CAN與以太網(wǎng)相互轉(zhuǎn)發(fā)，或者僅有I路485與以太網(wǎng)相互轉(zhuǎn)發(fā)，無法滿足多協(xié)議、多線路間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的轉(zhuǎn)換，需要設(shè)計(jì)新的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，即在于提供一種可實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議與CAN、485、WiegancUl-Wire、SPI等多種協(xié)議間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，該多協(xié)議轉(zhuǎn)換器尤其適用于類似停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)這樣的、需要采用PC機(jī)與多種采用不同協(xié)議的設(shè)備(以停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)為例，可能涉及的設(shè)備有車位信息采集器、顯示屏、道閘、欄桿機(jī)、讀器卡、溫濕度傳感器等)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互的應(yīng)用系統(tǒng)。本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括有微處理器，所述微處理器通過其多個(gè)端口包括分別連接有以太網(wǎng)接口電路、CAN局域網(wǎng)通信模塊、485通信模塊、Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊、I-Wire通信模塊；所述以太網(wǎng)接口電路，其一側(cè)端口連接所述微處理器的MII/RMII接口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與以太網(wǎng)相連接的RJ45接口 ；所述CAN局域網(wǎng)通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的CAN通信接口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與CAN局域網(wǎng)總線相連接的CAN接口 ；所述485通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的串口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與485總線相連接的485接口；所述Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的相應(yīng)I/O 口，另一側(cè)端口用于與Wiegand總線相連接；所述I-Wire通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的相應(yīng)I/O 口，另一側(cè)端口用于與I-Wire總線相連接；所述微處理器還連接有SPI接口，用于外接無線通信模塊。為預(yù)防雷電瞬變等干擾損壞器件，所述各通信模塊中優(yōu)選地還設(shè)有總線保護(hù)電路。所述總線保護(hù)電路，可參鑒采用現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器中所述微處理器的具體選型，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述方案結(jié)合實(shí)際功能需要自行選用，例如可采用32位單片機(jī)。為防止微處理器的供電電源線反接造成元器件損壞，作為對(duì)上述多協(xié)議轉(zhuǎn)換器技術(shù)方案的改進(jìn)，所述微處理器的電源輸入端與所述微處理器的供電直流電源之間，還包括串接有電源輸入保護(hù)電路供電直流電源的正極串接保險(xiǎn)絲后，直接或經(jīng)降壓后間接地連接到所述微處理器的電源輸入端正極；供電直流電源的負(fù)極，連接到一 N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極；該場(chǎng)效應(yīng)管的源極接所述微處理器的接地端，其柵極串接一電阻后也直接或經(jīng)降壓后間接地連接到所述微處理器的電源輸入端正極?！0016]由上面的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器復(fù)用性好，輔以適合的協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件及方法，可幫助PC機(jī)與各種采用不同協(xié)議的設(shè)備間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互，尤其適合應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理系統(tǒng)，便于與以太網(wǎng)相連的PC機(jī)和車位信息采集器、顯示屏、道閘、欄桿機(jī)、讀卡器、溫濕度傳感器等分別采用CAN、485、WiegandU-Wire總線的多種設(shè)備間進(jìn)行
數(shù)據(jù)信息交互管理。

圖I是本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理時(shí)的一個(gè)實(shí)施例的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意框圖。圖2是本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器中的電源輸入保護(hù)電路的一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用作進(jìn)一步的說明。圖I是本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理時(shí)的一個(gè)實(shí)施例的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意框圖。圖I的虛框中，即為本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的組成示意框圖。如圖所示的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)施例，包括有微處理器(CPU)及與微處理器相應(yīng)端口相連的以太網(wǎng)接口電路、Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊、485通信模塊、CAN局域網(wǎng)通信模塊、I-Wire通信模塊、SPI接口及功能設(shè)定模塊；輔以適合的協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件及算法，微處理器與相應(yīng)通信模塊或接口電路相配合，完成以太網(wǎng)協(xié)議與Wiegand協(xié)議、以太網(wǎng)協(xié)議與458協(xié)議、以太網(wǎng)協(xié)議與CAN協(xié)議、以太網(wǎng)協(xié)議與I-Wire協(xié)議、以太網(wǎng)協(xié)議與SPI協(xié)議等多種協(xié)議間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并通過相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。具體地所述微處理器，其具體選型可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型方案結(jié)合實(shí)際功能需要自行選用，例如可采用32位單片機(jī)；所述以太網(wǎng)接口電路，其一側(cè)端口連接所述微處理器的MII/RMII接口，其另一側(cè)端口設(shè)有用于與以太網(wǎng)相連接的RJ45接口，便于實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)(通常作為后臺(tái)管理終端)的互連；所述以太網(wǎng)接口電路包括有I個(gè)10M/100M自適應(yīng)PHY芯片及以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)變壓器，所述PHY芯片通過所述以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)變壓器連接RJ45接口，并通過該RJ45接口與以太網(wǎng)相連接，以便于本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的所述微處理器與連在以太網(wǎng)上的PC機(jī)進(jìn)行通信，接收所述PC機(jī)的指令及上傳各種數(shù)據(jù)。所述CAN局域網(wǎng)通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的CAN通信接口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與CAN局域網(wǎng)總線相連接的CAN接口。本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理時(shí)，可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)所述CAN局域網(wǎng)通信模塊(圖I所示的實(shí)施例中采用了 2個(gè)CAN局域網(wǎng)通信模塊)，每個(gè)CAN局域網(wǎng)通信模塊與若干個(gè)車位信息采集器(圖I的實(shí)施例中采用的是超聲波車位信息采集器)連接。所述局域網(wǎng)通信模塊設(shè)計(jì)支持CAN2. OA或CAN2. OB協(xié)議。當(dāng)PC機(jī)需要得到車位信息采集器采集的數(shù)據(jù)時(shí)，首先通過以太網(wǎng)將指令傳達(dá)給以太網(wǎng)接口電路進(jìn)而輸入到多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的CPU中，CPU通過軟件算法 完成“以太網(wǎng)一CAN”的協(xié)議轉(zhuǎn)換，將指令輸出到CAN局域網(wǎng)通信模塊；然后，CAN局域網(wǎng)通信模塊通過CAN局域網(wǎng)總線將PC機(jī)所傳達(dá)的指令下發(fā)給車位信息采集器。接收車位信息采集器所采集到的數(shù)據(jù)時(shí)，車位信息采集器將數(shù)據(jù)通過CAN局域網(wǎng)總線上傳給CPU，CPU通過軟件算法完成“CAN—以太網(wǎng)”的協(xié)議轉(zhuǎn)換后，輸出給以太網(wǎng)接口電路，由以太網(wǎng)接口電路通過以太網(wǎng)上傳給PC機(jī)。所述485通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的串口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與485總線相連接的485接口；圖I的本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理的實(shí)施例中，設(shè)置有兩個(gè)485通信模塊，并設(shè)計(jì)其支持MODBUS通信協(xié)議；多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的CPU通過這兩個(gè)485通信模塊連接基于MODBUS通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的各485設(shè)備，如多個(gè)LED顯示屏、道閘、欄桿機(jī)等。當(dāng)需要操作相應(yīng)的485設(shè)備時(shí)，PC機(jī)可以通過以太網(wǎng)將指令傳達(dá)給以太網(wǎng)接口電路并進(jìn)而輸入到多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的CPU中，CPU通過軟件算法完成“以太網(wǎng)一485”的協(xié)議轉(zhuǎn)換，將指令輸出到485通信模塊；然后485通信模塊將PC機(jī)所傳達(dá)的指令通過485總線下發(fā)給指定的485設(shè)備。需要接收所述485設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過485總線發(fā)送給多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的CPU，CPU通過軟件算法完成“485——以太網(wǎng)”的協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出給以太網(wǎng)接口電路，由以太網(wǎng)接口電路通過以太網(wǎng)傳送給PC機(jī)。所述Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的相應(yīng)I/O 口，另一側(cè)端口用于與Wiegand總線相連接。圖I的本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理的實(shí)施例中，設(shè)置的所述Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊支持Wiegand通信協(xié)議，多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的CPU通過Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊及Wiegand總線連接基于Wiegand協(xié)議的設(shè)備如RFID讀卡器、門禁控制器等。當(dāng)PC機(jī)需要操作所述Wiegand設(shè)備時(shí)，通過以太網(wǎng)將指令傳達(dá)給以太網(wǎng)接口電路進(jìn)而輸入到多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的CPU中，CPU通過軟件算法完成“以太網(wǎng)——Wiegand"的協(xié)議轉(zhuǎn)換，將指令輸出到Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊；然后Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊將PC機(jī)所傳達(dá)的指令下發(fā)給所述Wiegand設(shè)備。所述Wiegand設(shè)備需要上傳數(shù)據(jù)時(shí)，首先將數(shù)據(jù)通過Wiegand總線上傳給多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的CPU，CPU通過軟件算法完成“Wiegand——以太網(wǎng)”的協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出給以太網(wǎng)接口電路，由以太網(wǎng)接口電路通過以太網(wǎng)傳送給PC機(jī)。所述I-Wire通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的相應(yīng)I/O 口，另一側(cè)端口用于與I-Wire總線相連接。圖I的本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理的實(shí)施例中，由于超聲波車位信息采集器需要當(dāng)前環(huán)境中的溫度與濕度數(shù)據(jù)來修正其工作參數(shù)，故設(shè)置所述I-Wire通信模塊通過I-Wire總線與溫度/濕度檢測(cè)電路相連；CPU通過I-Wire通信模塊采集環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)，再通過所述CAN局域網(wǎng)通信模塊將采集到的溫、濕度數(shù)據(jù)下發(fā)給所有的超聲波車位信息采集器以用于修正其工作參數(shù)。所述微處理器還連接有SPI接口，用于外接無線通信模塊。在圖I的本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理的實(shí)施例中，可以通過連接基于SPI接口的Zigbee模塊實(shí)現(xiàn)無線自組網(wǎng)功能，也可以連接基于SPI接口的WIFI模塊并由此處連接入局域網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信。在圖I的本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理的實(shí)施例中，所述微處理器還通過其USART接口連接有功能設(shè)定模塊。PC機(jī)通過RS232協(xié)議連接此接口時(shí)，可用于設(shè)定本協(xié)議轉(zhuǎn)換器的工作參數(shù)。 為預(yù)防雷電瞬變等干擾損壞器件，上述各通信模塊中優(yōu)選地還設(shè)有總線保護(hù)電路，以提聞通/[目電路的可罪性。為防止微處理器的供電電源線反接造成元器件損壞，本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的所述微處理器的電源輸入端與所述微處理器的供電直流電源之間，還包括串接有如圖2所示的電源輸入保護(hù)電路供電直流電源的正極VCC_IN串接保險(xiǎn)絲Fl(推薦使用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲)后，直接或經(jīng)降壓后間接地連接到所述微處理器的電源輸入端正極VCC ;供電直流電源的負(fù)極，連接到一N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極；該場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極接所述微處理器的接地端，其柵極串接一電阻R30后也直接或經(jīng)降壓后間接地連接到所述微處理器的電源輸入端正極VCC。該電源輸入保護(hù)電路，可直接接在微處理器與其直接供電電源之間，也可以接在為微處理器提供電源的各級(jí)直流供電電源之間。該電源輸入保護(hù)電路的工作原理當(dāng)電源正向輸入時(shí)，N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，由于其管壓降極小，因而可為后級(jí)負(fù)載提供正常供電；而電源反向輸入(即反接)時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管不導(dǎo)通，后級(jí)負(fù)載不會(huì)被損壞；當(dāng)電源正向輸入電流過大時(shí)，保險(xiǎn)管燒斷，從而發(fā)揮電路保護(hù)作用。根據(jù)需要，還可在本電源輸入保護(hù)電路中增設(shè)發(fā)光二極管，以提供電源反接告警。采用本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器的停車場(chǎng)車位管理系統(tǒng)，多協(xié)議轉(zhuǎn)換器可對(duì)所連接的各個(gè)超聲波車位信息采集器采集到的信息進(jìn)行收集，并反饋給微處理器，由微處理器完成數(shù)據(jù)處理，并將處理后的車位數(shù)據(jù)發(fā)送到停車場(chǎng)的LED指示屏進(jìn)行空車位信息的顯示；同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)道閘、欄桿機(jī)、讀卡器、溫濕度傳感器等多種設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控及管理。
權(quán)利要求1.多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括有微處理器，其特征在于所述微處理器通過其多個(gè)端口包括分別連接有以太網(wǎng)接口電路、CAN局域網(wǎng)通信模塊、485通信模塊、Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊、I-Wire通信模塊； 所述以太網(wǎng)接口電路，其一側(cè)端口連接所述微處理器的MII/RMII接口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與以太網(wǎng)相連接的RJ45接口 ； 所述CAN局域網(wǎng)通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的CAN通信接口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與CAN局域網(wǎng)總線相連接的CAN接口； 所述485通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的串口，另一側(cè)端口設(shè)有用于與485總線相連接的485接口 ； 所述Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的相應(yīng)I/O 口，另一側(cè)端口用于與Wiegand總線相連接； 所述I-Wire通信模塊，其一側(cè)端口連接所述微處理器的相應(yīng)I/O 口，另一側(cè)端口用于與I-Wire總線相連接； 所述微處理器還連接有SPI接口，用于外接無線通信模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述各通信模塊中，還設(shè)有總線保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述微處理器采用32位單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述微處理器的電源輸入端與所述微處理器的供電直流電源之間，還包括串接有電源輸入保護(hù)電路供電直流電源的正極串接保險(xiǎn)絲后，直接或經(jīng)降壓后間接地連接到所述微處理器的電源輸入端正極；供電直流電源的負(fù)極，連接到一 N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極；該場(chǎng)效應(yīng)管的源極接所述微處理器的接地端，其柵極串接一電阻后也直接或經(jīng)降壓后間接地連接到所述微處理器的電源輸入端正極。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括有微處理器，所述微處理器通過其多個(gè)端口包括分別連接有以太網(wǎng)接口電路、CAN局域網(wǎng)通信模塊、485通信模塊、Wiegand驅(qū)動(dòng)模塊、1-Wire通信模塊。本實(shí)用新型多協(xié)議轉(zhuǎn)換器復(fù)用性好，輔以適合的協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件及方法，可幫助PC機(jī)與各種采用不同協(xié)議的設(shè)備間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互，尤其適合應(yīng)用于停車場(chǎng)車位管理系統(tǒng)，便于與以太網(wǎng)相連的PC機(jī)和車位信息采集器、顯示屏、道閘、欄桿機(jī)、讀卡器、溫濕度傳感器等分別采用CAN、485、1-Wire、Wiegand總線的多種設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互管理。
文檔編號(hào)H04L29/06GK202713373SQ201220401399
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者孫曉明 申請(qǐng)人:廣西南寧泰森電子科技有限公司