現場總線協議轉換硬件架構設計
2022年電子技術應用第4期
王雪迪，王 博，時廣軼，嚴 偉
北京大學 軟件與微電子學院，北京102627
摘要： 針對目前多種現場總線協議共存的現象，在分析了CAN總線協議、MODBUS總線協議和HART總線協議的基礎上，提出了三種總線協議轉換的原理，包括總線地址轉換原理、總線協議幀轉換原理以及總線錯誤通知轉換等，并在此協議轉換原理的基礎上，提出了現場總線協議轉換硬件架構，以提升協議轉換的實時性。
中圖分類號： TP273
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222722
中文引用格式： 王雪迪，王博，時廣軼，等. 現場總線協議轉換硬件架構設計[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222722
中文引用格式： 王雪迪，王博，時廣軼，等. 現場總線協議轉換硬件架構設計[J].電子技術應用，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
現場總線是20世紀80年代中期發展起來的通信、控制技術，帶給20世紀90年代的工業控制領域一場革命。與其他工業領域的網絡相比，現場總線采用串行通信方式，具有穩定性高、布網簡單、設備開發周期快等優點，迅速發展成為工業控制領域內應用最廣泛的通信網絡。
自現場總線出現以來，工業控制領域出現了多種現場總線標準，這些標準在出現之初都曾被廣泛應用過，它們在不同的方面占據優勢。隨著工業應用場景的變化其他新型總線標準不斷出現。目前業內大約存在著40種現場總線標準，但絕大部分的市場份額被少數幾種總線標準占據。
目前現場總線出現的這種多種標準并存的現象，一方面是受到商業利益的驅使[1]，另一方面還存在客觀上的原因。新應用場景、新技術層出不窮，至今仍沒有一種現存的現場總線能夠滿足所有應用要求，用戶不得不根據自己的需要選擇不同的總線設備。不同現場總線網絡間不可互相通信，所以多種總線標準并存勢必會大大降低系統的組態性和靈活性，增加系統的后續改造升級難度。由此可見，提出實現一種不同現場總線間的協議轉換架構，是一個具有較高使用價值的研究內容，解決工業領域不同設備不同總線協議之間的通信問題，降低開發、組網成本。
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作者信息：
王雪迪，王 博，時廣軼，嚴 偉
(北京大學 軟件與微電子學院，北京102627)
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