现场总线协议转换硬件架构设计
2022年电子技术应用第4期
王雪迪，王 博，时广轶，严 伟
北京大学 软件与微电子学院，北京102627
摘要： 针对目前多种现场总线协议共存的现象，在分析了CAN总线协议、MODBUS总线协议和HART总线协议的基础上，提出了三种总线协议转换的原理，包括总线地址转换原理、总线协议帧转换原理以及总线错误通知转换等，并在此协议转换原理的基础上，提出了现场总线协议转换硬件架构，以提升协议转换的实时性。
中图分类号： TP273
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222722
中文引用格式： 王雪迪，王博，时广轶，等. 现场总线协议转换硬件架构设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222722
中文引用格式： 王雪迪，王博，时广轶，等. 现场总线协议转换硬件架构设计[J].电子技术应用，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
现场总线是20世纪80年代中期发展起来的通信、控制技术，带给20世纪90年代的工业控制领域一场革命。与其他工业领域的网络相比，现场总线采用串行通信方式，具有稳定性高、布网简单、设备开发周期快等优点，迅速发展成为工业控制领域内应用最广泛的通信网络。
自现场总线出现以来，工业控制领域出现了多种现场总线标准，这些标准在出现之初都曾被广泛应用过，它们在不同的方面占据优势。随着工业应用场景的变化其他新型总线标准不断出现。目前业内大约存在着40种现场总线标准，但绝大部分的市场份额被少数几种总线标准占据。
目前现场总线出现的这种多种标准并存的现象，一方面是受到商业利益的驱使[1]，另一方面还存在客观上的原因。新应用场景、新技术层出不穷，至今仍没有一种现存的现场总线能够满足所有应用要求，用户不得不根据自己的需要选择不同的总线设备。不同现场总线网络间不可互相通信，所以多种总线标准并存势必会大大降低系统的组态性和灵活性，增加系统的后续改造升级难度。由此可见，提出实现一种不同现场总线间的协议转换架构，是一个具有较高使用价值的研究内容，解决工业领域不同设备不同总线协议之间的通信问题，降低开发、组网成本。
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作者信息：
王雪迪，王 博，时广轶，严 伟
(北京大学 软件与微电子学院，北京102627)
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