工業(yè)通信需要多個設(shè)備之間的信息共享和數(shù)據(jù)交換，而常用的工控設(shè)備通信口有RS-232、RS-485、CAN和網(wǎng)絡(luò)，由于各接口協(xié)議不同，使得異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的操作和信息交換難以進行，通過多協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以將不同接口設(shè)備組網(wǎng),實現(xiàn)設(shè)備間的互操作?；诙喾N通信口和各種協(xié)議，形成種類繁多的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。如三旺通信的以太網(wǎng)到E1協(xié)議轉(zhuǎn)換器，CAN接口轉(zhuǎn)換器、串口到2M/E1的協(xié)議轉(zhuǎn)換器、郵電通信的協(xié)議轉(zhuǎn)換器等。主要類別有E1/以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器、RS-232/485/422/CAN轉(zhuǎn)換器/RS-232/485/CAN轉(zhuǎn)換器等。

E1/以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器

現(xiàn)有的基于E1和以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器主要分為E1/以太網(wǎng)系列和E1/V.35系列。利用E1鏈路來傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在現(xiàn)實中有著廣泛的應(yīng)用，由于E1與以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不一樣，它們之間需要使用協(xié)議轉(zhuǎn)換器來完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。已經(jīng)存在的E1/以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時都是以整條E1的傳輸能力為基礎(chǔ)l。

它將以太網(wǎng)信號或V.35信號轉(zhuǎn)換為E1信號，以E1信號形式在同步/準(zhǔn)同步數(shù)字網(wǎng)上進行長距離傳輸。主要目的是為了延長以太網(wǎng)信號和V.35信號的傳輸距離，是一種網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。

協(xié)議網(wǎng)關(guān)通常在使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域間做協(xié)議轉(zhuǎn)換。這一轉(zhuǎn)換過程可以發(fā)生在OSI參考模型的第2層、第3層或2、3層之間。 但是有兩種協(xié)議網(wǎng)關(guān)不提供轉(zhuǎn)換的功能：安全網(wǎng)關(guān)和管道。由于兩個互連的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的邏輯差異， 安全網(wǎng)關(guān)是兩個技術(shù)上相似的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域間的必要中介。如私有廣域網(wǎng)和公有的因特網(wǎng)。

RS-232/485/CAN轉(zhuǎn)換器

基于集中串口和不同協(xié)議的聯(lián)合，主要有RS-232串口到2M轉(zhuǎn)換器，RS-485/422串口到2MG.703轉(zhuǎn)換器，RS-232到2ME1的轉(zhuǎn)換器，CAN轉(zhuǎn)232、485轉(zhuǎn)換器、USB TO RS-232/485/422轉(zhuǎn)換器等。

具有串行通信能力的設(shè)備仍然在控制領(lǐng)域、通信領(lǐng)域大面積使用,隨著接入設(shè)備的增多，應(yīng)用功能復(fù)雜程度的提高，傳統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)的缺點越來越明顯,而采用RS232/CAN智能轉(zhuǎn)換器，升級、改造或重新構(gòu)建既有通信或控制網(wǎng)絡(luò)，能夠很方便地實現(xiàn)RS232設(shè)備多點組網(wǎng)、遠程通信，特別是在不需要更改原有RS232通信軟件的情況下，用戶可直接嵌入原有的應(yīng)用領(lǐng)域，使系統(tǒng)設(shè)計達到更先進的水平，在系統(tǒng)功能和性能大幅度提高的情況下,減少了重復(fù)投資和系統(tǒng)更新?lián)Q代造成的浪費。

USB-RS232 接口轉(zhuǎn)換器首要的功能是實現(xiàn)兩種總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換。主機端可以使用新的 USB 總線協(xié)議，向外發(fā)送數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換器內(nèi)部將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)變?yōu)?RS232 串行信號，再發(fā)送到設(shè)備。設(shè)備回送主機的數(shù)據(jù)，則經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)?USB 協(xié)議數(shù)據(jù)。

USB-RS232 接口轉(zhuǎn)換器在對所流經(jīng)的數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換時，可以增加特別的功能。1、由于 USB 總線的速度比 RS232 接口快很多，可以在接口轉(zhuǎn)換器上設(shè)計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以協(xié)調(diào)兩總線的速度差。2、RS232 接口有一些變種，如 RS485、RS422接口，接口轉(zhuǎn)換器中可以設(shè)計 RS232-RS485 或是 RS232-RS422 接口轉(zhuǎn)換器，簡化整個系統(tǒng)的通信接口轉(zhuǎn)換。3、接口轉(zhuǎn)換器在進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換時，可以設(shè)計加密、解密算法，對流經(jīng)的數(shù)據(jù)進行處理，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保密性。

基于現(xiàn)場總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器

基于現(xiàn)場總線的研究，發(fā)現(xiàn)多種總線標(biāo)準(zhǔn)的競爭與共存在客觀上在應(yīng)用上造成了不便。

CAN總線協(xié)議和Modbus協(xié)議的結(jié)合，通過引用 Modbus 協(xié)議代替原自定義串口協(xié)議，將通信任務(wù)按讀、寫進行歸納分類，再用 Modbus 協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)功能碼簡化通信流程，提高效率，同時也使系統(tǒng)具備開放性，能方便的結(jié)成網(wǎng)絡(luò)。Modbus協(xié)議是主從協(xié)議，而CAN總線協(xié)議是多主對等協(xié)議，這也就決定了所設(shè)計的協(xié)議轉(zhuǎn)換器在Modbus網(wǎng)絡(luò)中作為從站，而在CAN網(wǎng)絡(luò)中作為發(fā)送優(yōu)先級最高的節(jié)點。

Modbus和CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換原理

在DSP的RAM中劃分Modbus報文和CAN報文的存儲緩沖區(qū)(包含各自的輸入和輸出緩沖區(qū))；協(xié)議轉(zhuǎn)換器從Modbus主站收到的報文存入Modbus接收緩沖區(qū)，向主站返回應(yīng)答時從CAN總線的接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)打包成Modbus應(yīng)答報文的格式進行發(fā)送；協(xié)議轉(zhuǎn)換器從Modbus接收緩沖區(qū)獲取報文并存入CAN報文發(fā)送緩沖區(qū)，依據(jù)功能碼進行發(fā)送分析，決定采用單次還是分次發(fā)送方式?？偟膩碚f，就是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制，這種機制首先考慮的是通信轉(zhuǎn)換的可靠性，存儲轉(zhuǎn)換帶來的延時直接導(dǎo)致通信實時性的降低。