一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统及转换方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统及转换方法，包括微处理单元、UART信号切换单元、协议检测单元、协议转换单元，协议检测单元会自动检测出受控工业设备的工业总线协议类型，把检测信号传送给微处理单元，微处理单元再控制UART信号切换单元、协议检测单元和协议转换单元，进行相应的协议转换和UART信号切换工作；技术效果是无需用户做任何辅助操作就能实现工业总线协议的自动识别和转换，进一步提升了用户的操作便捷性，有利于扩大工业控制领域的市场应用前景。

Industrial bus system and method for adapting three kinds of industrial bus protocol

The industrial bus system and conversion method of the invention relates to an adaptive three industrial bus protocol, including micro processing unit, UART signal switching unit, protocol detection unit and a protocol conversion unit, protocol detection unit will automatically detect the industrial bus protocol controlled industrial equipment type, the detection signal is transmitted to the micro processing unit, micro processing unit control UART signal switching unit, protocol detection unit and a protocol conversion unit, protocol conversion work and the corresponding UART signal switch; the technical effect is the automatic identification and conversion without requiring the user to do any auxiliary operation to achieve the industrial bus protocol, to further enhance the convenience of users, is conducive to the expansion of market prospects in the field of industrial control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业总线领域，特别是涉及一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统及转换方法。
技术介绍
随着我国工业控制领域技术的不断发展，工业总线信号已成为工业设备之间进行通信的必不可少的途径。对于各种各样的工业总线协议，例如RS232、RS485、RS422等，一种设备可能具备多种工业总线协议，或者多种设备具备的工业总线协议各不相同，用户在把控制端与这些受控设备连接时，往往需要注意区分不同工业总线协议的连接，避免把不同的总线协议接到一起，但即使这样，也还存在接错的可能性，同时也影响了一定的操作便捷性。因此，目前迫切需要开发出一种系统，其可以以单一接口的形式，兼容多种工业总线协议，并可自动识别工业总线协议的类型，将其转换为微控制器能识别的通用串行通信协议。由于采用了单一接口的形式，用户在接线时，可将不同工业总线协议的信号接到相同的端子上，完全避免了接线错误的可能性，并提升了操作便捷性。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题，本专利技术提供一种可自适应三种工业总线的系统及转换方法，可以自动识别RS232/485/422这三种工业总线协议的类型，将其转换为通用串行通信协议UART，供微控制器与受控工业设备通信使用；具体技术方案是，一种可自适应三种工业总线的系统，包括微处理单元(101)、UART信号切换单元(102)、协议检测单元(103)、协议转换单元(104)；所述的微处理单元(101)包括微处理器和电源管理模块，用于接收UART_RX信号，发送UART_TX信号，并接收来自协议检测单元(103)的协议检测信号，同时分别向UART信号切换单元(102)、协议检测单元(103)和协议转换单元(104)发送UART切换控制信号、协议检测单元控制信号和RS485收发控制信号；所述的UART信号切换单元(102)，由多路选择器及其周边电路组成，用于接收来自微处理单元(101)的UART_TX信号，经来自微处理单元(101)的UART切换控制信号的控制，选择将其发送至协议转换单元(104)的UART-RS232转换器或UART-RS485转换器；同时接收来自协议转换单元(104)中UART-RS232转换器的UART_RX信号和UART-RS485转换器的UART_RX信号，经来自微处理单元(101)的UART切换控制信号的控制，选择二者之一发送至微处理单元(101)；所述的协议检测单元(103)，包括多路选择器和检测模块；检测模块接收来自DB9接口的未知信号A，经检测模块判断未知信号到底是RS232还是RS485信号后，输出协议检测信号至微处理单元(101)；多路选择器接收来自DB9接口的未知信号A和未知信号B，受到来自微处理单元(101)的协议检测单元控制信号的控制，把未知信号A和未知信号B做为RS232协议的TX和RX信号与协议转换单元(104)的UART-RS232转换器连通，或者把未知信号A和未知信号B做为RS485协议的A和B信号与协议转换单元(104)的UART-RS485转换器连通；所述的协议转换单元(104)，包括UART-RS232转换器和UART-RS485转换器；其中UART-RS232转换器接收来自协议检测单元(103)的RS232_RX信号，将其转换为UART_RX信号发送至微处理单元(101)，同时接收来自微处理单元(101)的UART_TX信号，将其转换为RS232_TX信号发送至协议检测单元(103)；UART-RS485转换器受到来自微处理单元(101)的RS485收发控制信号的控制，将来自微处理单元(101)的UART_TX信号转换为与协议检测单元(103)相连的RS485_A信号和B信号，也可将与协议检测单元(103)相连的RS485_A信号和B信号转换为UART_RX信号，发送至微处理单元(101)。所述微处理单元(101)中的微处理器，接收来自协议检测单元(103)的test信号，test信号是协议检测单元(103)检测外部信号属于哪种协议后，输出的判断信号；UART_RX是UART信号切换单元(102)的输出信号，输入至微处理器，UART_TX是微处理的输出信号，输入至UART信号切换单元(102)；微处理器会输出两个协议检测单元控制信号SA0/SB0和SA1/SB1，输入至协议检测单元(103)，用于控制协议检测单元(103)中的切换电路；DE是微处理输出的RS485收发控制信号，输入至协议转换单元(104)；微处理器会输出两个UART切换控制信号S0和S1，输入至UART切换单元(102)，用于控制UART切换单元(102)中的切换电路。所述UART信号切换单元（102）使用2组4路多路选择器，UART_RXD_232和UART_TXD_232分别是来自协议转换单元（104）的UART-RS232转换芯片的UART_RX信号和发送至协议转换单元（104）的UART-RS232转换芯片的UART_TX信号，连接至此多路选择器；UART_RXD_485和UART_TXD_485分别是来自协议转换单元（104）的UART-RS485转换芯片的UART_RX信号和发送至协议转换单元（104）的UART-RS485转换芯片的UART_TX信号，连接至此多路选择器；此多路选择器的共用输入输出引脚，分别与发送至微处理单元（101）的UART_RX信号和来自微处理单元（101）的UART_TX信号连接；此多路选择器的逻辑选择输入引脚，分别连接来自微处理单元（101）的UART切换控制信号S0和S1。所述的协议检测单元（103）包含接口模块、检测模块和多路选择器模块。所述协议检测单元（103）接口模块的接口端子作为系统与外部设备通信的接口，为DB9形式，接口端子的第2引脚连接外部的未知信号A，它可以是RS232协议中的RX信号或RS485协议中的A信号；接口端子的第3引脚连接外部的未知信号B，它可以是RS232协议中的TX信号或RS485协议中的B信号；接口端子的第5引脚连接至地平面，接口端子的其他引脚均悬空。所述协议检测单元（103）多路选择器模块使用双重4选1多路选择器，是MAXIM公司的MAX14778芯片，此芯片仅靠3~5.5V单电源供电，即可保证±25V峰峰值的信号无失真地输入输出；其第5引脚和第1引脚分别为多路选择器的公共端A和公共端B，分别连接接口端子上的未知信号A和未知信号B；此多路选择器的第6引脚、20引脚和第7引脚、19引脚分别为双向模拟端A0、B0和A1、B1，协议转换单元（104）中UART-RS232转换芯片的RS232_RX和RS232_TX信号，分别与此多路选择器的第6引脚、20引脚连接；协议转换单元（104）中UART-RS485转换芯片的信RS485_A和RS485_B信号，分别与此多路选择器的第7引脚、19引脚连接；SA0/SB0、SA1/SB1是来自微处理单元（101）的协议检测单元控制信号，此多路选择器的第11引脚和15引脚同时连接至SA0/SB0，第12引脚和14引脚同时连接至SA1/SB1。所述协议检测单元（103）检测模块的具体电路为：因为RS232/RS485/RS422信号电压范围为-12V~+12V，所以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统，包括微处理单元(101)、UART信号切换单元(102)、协议检测单元(103)、协议转换单元(104)，其特征在于：所述的微处理单元(101)包括微处理器和电源管理模块，用于接收UART_RX信号，发送UART_TX信号，并接收来自协议检测单元(103)的协议检测信号，同时分别向UART信号切换单元(102)、协议检测单元(103)和协议转换单元(104)发送UART切换控制信号、协议检测单元控制信号和RS485收发控制信号；所述的UART信号切换单元(102)，由多路选择器及其周边电路组成，用于接收来自微处理单元(101)的UART_TX信号，经来自微处理单元(101)的UART切换控制信号的控制，选择将其发送至协议转换单元(104)的UART‑RS232转换器或UART‑RS485转换器；同时接收来自协议转换单元(104)中UART‑RS232转换器的UART_RX信号和UART‑RS485转换器的UART_RX信号，经来自微处理单元(101)的UART切换控制信号的控制，选择二者之一发送至微处理单元(101)；所述的协议检测单元(103)，包括多路选择器和检测模块；检测模块接收来自DB9接口的未知信号A，经检测模块判断未知信号到底是RS232还是RS485信号后，输出协议检测信号至微处理单元(101)；多路选择器接收来自DB9接口的未知信号A和未知信号B，受到来自微处理单元(101)的协议检测单元控制信号的控制，把未知信号A和未知信号B做为RS232协议的TX和RX信号与协议转换单元(104)的UART‑RS232转换器连通，或者把未知信号A和未知信号B做为RS485协议的A和B信号与协议转换单元(104)的UART‑RS485转换器连通；所述的协议转换单元(104)，包括UART‑RS232转换器和UART‑RS485转换器；其中UART‑RS232转换器接收来自协议检测单元(103)的RS232_RX信号，将其转换为UART_RX信号发送至微处理单元(101)，同时接收来自微处理单元(101)的UART_TX信号，将其转换为RS232_TX信号发送至协议检测单元(103)；UART‑RS485转换器受到来自微处理单元(101)的RS485收发控制信号的控制，将来自微处理单元(101)的UART_TX信号转换为与协议检测单元(103)相连的RS485_A信号和B信号，也可将与协议检测单元(103)相连的RS485_A信号和B信号转换为UART_RX信号，发送至微处理单元(101)。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统，包括微处理单元(101)、UART信号切换单元(102)、协议检测单元(103)、协议转换单元(104)，其特征在于：所述的微处理单元(101)包括微处理器和电源管理模块，用于接收UART_RX信号，发送UART_TX信号，并接收来自协议检测单元(103)的协议检测信号，同时分别向UART信号切换单元(102)、协议检测单元(103)和协议转换单元(104)发送UART切换控制信号、协议检测单元控制信号和RS485收发控制信号；所述的UART信号切换单元(102)，由多路选择器及其周边电路组成，用于接收来自微处理单元(101)的UART_TX信号，经来自微处理单元(101)的UART切换控制信号的控制，选择将其发送至协议转换单元(104)的UART-RS232转换器或UART-RS485转换器；同时接收来自协议转换单元(104)中UART-RS232转换器的UART_RX信号和UART-RS485转换器的UART_RX信号，经来自微处理单元(101)的UART切换控制信号的控制，选择二者之一发送至微处理单元(101)；所述的协议检测单元(103)，包括多路选择器和检测模块；检测模块接收来自DB9接口的未知信号A，经检测模块判断未知信号到底是RS232还是RS485信号后，输出协议检测信号至微处理单元(101)；多路选择器接收来自DB9接口的未知信号A和未知信号B，受到来自微处理单元(101)的协议检测单元控制信号的控制，把未知信号A和未知信号B做为RS232协议的TX和RX信号与协议转换单元(104)的UART-RS232转换器连通，或者把未知信号A和未知信号B做为RS485协议的A和B信号与协议转换单元(104)的UART-RS485转换器连通；所述的协议转换单元(104)，包括UART-RS232转换器和UART-RS485转换器；其中UART-RS232转换器接收来自协议检测单元(103)的RS232_RX信号，将其转换为UART_RX信号发送至微处理单元(101)，同时接收来自微处理单元(101)的UART_TX信号，将其转换为RS232_TX信号发送至协议检测单元(103)；UART-RS485转换器受到来自微处理单元(101)的RS485收发控制信号的控制，将来自微处理单元(101)的UART_TX信号转换为与协议检测单元(103)相连的RS485_A信号和B信号，也可将与协议检测单元(103)相连的RS485_A信号和B信号转换为UART_RX信号，发送至微处理单元(101)。2.根据权利要求1所述的一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统，其特征在于：所述微处理单元(101)中的微处理器，接收来自协议检测单元(103)的test信号，test信号是协议检测单元(103)检测外部信号属于哪种协议后，输出的判断信号；UART_RX是UART信号切换单元(102)的输出信号，输入至微处理器，UART_TX是微处理的输出信号，输入至UART信号切换单元(102)；微处理器会输出两个协议检测单元控制信号SA0/SB0和SA1/SB1，输入至协议检测单元(103)，用于控制协议检测单元(103)中的切换电路；DE是微处理输出的RS485收发控制信号，输入至协议转换单元(104)；微处理器会输出两个UART切换控制信号S0和S1，输入至UART切换单元(102)，用于控制UART切换单元(102)中的切换电路。3.根据权利要求1所述的一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统，其特征在于：所述UART信号切换单元（102）使用2组4路多路选择器，UART_RXD_232和UART_TXD_232分别是来自协议转换单元（104）的UART-RS232转换芯片的UART_RX信号和发送至协议转换单元（104）的UART-RS232转换芯片的UART_TX信号，连接至此多路选择器；UART_RXD_485和UART_TXD_485分别是来自协议转换单元（104）的UART-RS485转换芯片的UART_RX信号和发送至协议转换单元（104）的UART-RS485转换芯片的UART_TX信号，连接至此多路选择器；此多路选择器的共用输入输出引脚，分别与发送至微处理单元（101）的UART_RX信号和来自微处理单元（101）的UART_TX信号连接；此多路选择器的逻辑选择输入引脚，分别连接来自微处理单元（101）的UART切换控制信号S0和S1。4.根据权利要求1所述的一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统，其特征在于：所述的协议检测单元（103）包含接口模块、检测模块和多路选择器模块。5.根据权利要求1和权利要求4所述的一种自适应三种工业总线协议的工业总线系统，其特征在于：所述协议检测单元（103）接口模块的接口端子作为系统与外部设备通信的接口，为DB9形式，接口端子的第2引脚连接外部的未知信号A，它可以是RS232协议中的RX信号或RS485协议中的A信号；接口端子的第3引脚连接外部的未知信号B，它可以是RS232协议中的TX信号或RS485协议中的B信号；接口端子的第5引脚连接至地平面，接口端子的其他引脚均悬空。6.根据权利要求1和权利要求4所述的一种自适应三种工业总线协议...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，张臣，李丙炜，
申请(专利权)人：天津通信广播集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12