《電子技術(shù)應(yīng)用》
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現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第4期
王雪迪,王 博,時(shí)廣軼,嚴(yán) 偉
北京大學(xué) 軟件與微電子學(xué)院,北京102627
摘要: 針對(duì)目前多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議共存的現(xiàn)象,在分析了CAN總線(xiàn)協(xié)議、MODBUS總線(xiàn)協(xié)議和HART總線(xiàn)協(xié)議的基礎(chǔ)上,提出了三種總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的原理,包括總線(xiàn)地址轉(zhuǎn)換原理、總線(xiàn)協(xié)議幀轉(zhuǎn)換原理以及總線(xiàn)錯(cuò)誤通知轉(zhuǎn)換等,并在此協(xié)議轉(zhuǎn)換原理的基礎(chǔ)上,提出了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換硬件架構(gòu),以提升協(xié)議轉(zhuǎn)換的實(shí)時(shí)性。
中圖分類(lèi)號(hào): TP273
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.222722
中文引用格式: 王雪迪,王博,時(shí)廣軼,等. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2022,48(4):12-17,23.
英文引用格式: Wang Xuedi,Wang Bo,Shi Guangyi,et al. Design of hardware structure for fieldbus protocol conversion[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(4):12-17,23.
Design of hardware structure for fieldbus protocol conversion
Wang Xuedi,Wang Bo,Shi Guangyi,Yan Wei
School of Software & Microelectronics,Peking University,Beijing 102627,China
Abstract: In view of the coexistence of various fieldbus protocols at present,three principles of bus protocol conversion are proposed based on the analysis of CAN bus protocol,MODBUS bus protocol and HART bus protocol,including bus address conversion principle,bus protocol frame conversion principle and bus error notification conversion. And on the basis of this protocol conversion principle,the hardware architecture of fieldbus protocol conversion is proposed to improve the real-time performance of protocol conversion.
Key words : protocol conversion;MODBUS;HART;CAN;fieldbus

0 引言

    現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的通信、控制技術(shù),帶給20世紀(jì)90年代的工業(yè)控制領(lǐng)域一場(chǎng)革命。與其他工業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)相比,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用串行通信方式,具有穩(wěn)定性高、布網(wǎng)簡(jiǎn)單、設(shè)備開(kāi)發(fā)周期快等優(yōu)點(diǎn),迅速發(fā)展成為工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)。

    自現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)出現(xiàn)以來(lái),工業(yè)控制領(lǐng)域出現(xiàn)了多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)在出現(xiàn)之初都曾被廣泛應(yīng)用過(guò),它們?cè)诓煌姆矫嬲紦?jù)優(yōu)勢(shì)。隨著工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的變化其他新型總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)。目前業(yè)內(nèi)大約存在著40種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn),但絕大部分的市場(chǎng)份額被少數(shù)幾種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)占據(jù)。

    目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)出現(xiàn)的這種多種標(biāo)準(zhǔn)并存的現(xiàn)象,一方面是受到商業(yè)利益的驅(qū)使[1],另一方面還存在客觀(guān)上的原因。新應(yīng)用場(chǎng)景、新技術(shù)層出不窮,至今仍沒(méi)有一種現(xiàn)存的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)能夠滿(mǎn)足所有應(yīng)用要求,用戶(hù)不得不根據(jù)自己的需要選擇不同的總線(xiàn)設(shè)備。不同現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間不可互相通信,所以多種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)并存勢(shì)必會(huì)大大降低系統(tǒng)的組態(tài)性和靈活性,增加系統(tǒng)的后續(xù)改造升級(jí)難度。由此可見(jiàn),提出實(shí)現(xiàn)一種不同現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換架構(gòu),是一個(gè)具有較高使用價(jià)值的研究?jī)?nèi)容,解決工業(yè)領(lǐng)域不同設(shè)備不同總線(xiàn)協(xié)議之間的通信問(wèn)題,降低開(kāi)發(fā)、組網(wǎng)成本。




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作者信息:

王雪迪,王  博,時(shí)廣軼,嚴(yán)  偉

(北京大學(xué) 軟件與微電子學(xué)院,北京102627)




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