协议转换器是什么

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协议转换器简称协转,也叫接口转换器,能使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然互相合作,完成各种分布式应用。工作在传输层或更高。接口协议转换器一般用一个ASIC芯片就可以完成,成本低,体积小。

协议转换器简称协转,也叫接口转换器,它能使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然互相合作,完成各种分布式应用。它工作在传输层或更高。接口协议转换器一般用一个 ASIC 芯片就可以完成,成本低,体积小。它可以将 IEEE802.3 协议的以太网或 V.35 数据接口同标准 G.703 协议的 2M 接口之间进行相互转换。也可以在 232/485/422 串口和 E1、CAN 接口及 2M 接口进行转换。

协议转换器是什么

背景

计算机网络技术迅猛发展,建立了大量的多种多样的网络系统,导致各种网络之间如何互连的问题。一个办法是推行国际标准,051 网络体系结构及通信协议的国际标准已越来越成熟。但是,要把大量已存在的非 051 体系的网络都改造成 051 体

系,都采用标准协议,存在着很多的困难,而且网络技术在不断发展,在进行标准化的同时随时产生多样化,因此考虑异构网络的互连通信大概永远不可避免。在这个基础上提出了协议转换器。

工业现场的许多设备采用的通信接口各不相同,常用的有 RS-232、RS-485、CAN 和网络,由于各种通信结构的协议不兼容,使得异构网络之间的操作和信息交换难以进行。常用的协议转换器只能完成点对点的转换,多种协议之间的相互转换还是一个研究热点。

定义

协议转换是一种映射,就是把某一协议的收发信息(或事件)序列映射为另一协议的收发信息序列。需要映射的信息为重要信息,因此协议转换可以看作是两个协议的重要信息之间的映射。所谓重要信息和非重要信息是相对而言的,要根据具体需要加以确定,选择不同的重要信息作映射,会得到不同的转换器。

类别

工业通信需要多个设备之间的信息共享和数据交换,而常用的工控设备通信口有 RS-232、RS-485、CAN 和网络,由于各接口协议不同,使得异构网络之间的操作和信息交换难以进行,通过多协议转换器可以将不同接口设备组网,实现设备间的互操作。基于多种通信口和各种协议,形成种类繁多的协议转换器。主要类别有 E1/以太网协议转换器、RS-232/485/422/CAN 转换器/RS-232/485/CAN 转换器等。。

E1/以太网协议转换器

现有的基于 E1 和以太网的协议转换器主要分为 E1/以太网系列和 E1/V.35 系列。利用 E1 链路来传输以太网数据在现实中有着广泛的应用,由于 E1 与以太网的数据传输协议标准不一样,它们之间需要使用协议转换器来完成数据的转换。已经存在的 E1/以太网协议转换器在转换数据时都是以整条 E1 的传输能力为基础 l。

它将以太网信号或 V.35 信号转换为 E1 信号,以 E1 信号形式在同步/准同步数字网上进行长距离传输。主要目的是为了延长以太网信号和 V.35 信号的传输距离,是一种网络接入设备。

协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。这一转换过程可以发生在 OSI 参考模型的第 2 层、第 3 层或 2、3 层之间。 但是有两种协议网关不提供转换的功能:安全网关和管道。由于两个互连的网络区域的逻辑差异, 安全网关是两个技术上相似的网络区域间的必要中介。如私有广域网和公有的因特网。

RS-232/485/CAN 转换器

基于集中串口和不同协议的联合,主要有 RS-232 串口到 2M 转换器,RS-485/422 串口到 2MG.703 转换器,RS-232 到 2ME1 的转换器,CAN 转 232、485 转换器、USB TO RS-232/485/422 转换器等。

具有串行通信能力的设备仍然在控制领域、通信领域大面积使用,随着接入设备的增多,应用功能复杂程度的提高,传统的串行通信网络的缺点越来越明显,而采用 RS232/CAN 智能转换器,升级、改造或重新构建既有通信或控制网络,能够很方便地实现 RS232 设备多点组网、远程通信,特别是在不需要更改原有 RS232 通信软件的情况下,用户可直接嵌入原有的应用领域,使系统设计达到更先进的水平,在系统功能和性能大幅度提高的情况下,减少了重复投资和系统更新换代造成的浪费。

USB-RS232 接口转换器首要的功能是实现两种总线的协议转换。主机端可以使用新的 USB 总线协议,向外发送数据,转换器内部将数据格式转变为 RS232 串行信号,再发送到设备。设备回送主机的数据,则经转换器转变为 USB 协议数据。

USB-RS232 接口转换器在对所流经的数据进行协议转换时,可以增加特别的功能。1、由于 USB 总线的速度比 RS232 接口快很多,可以在接口转换器上设计数据缓冲区,以协调两总线的速度差。2、RS232 接口有一些变种,如 RS485、RS422 接口,接口转换器中可以设计 RS232-RS485 或是 RS232-RS422 接口转换器,简化整个系统的通信接口转换。3、接口转换器在进行数据格式转换时,可以设计加密、解密算法,对流经的数据进行处理,提高系统的数据保密性。

基于现场总线的协议转换器

基于现场总线的研究,发现多种总线标准的竞争与共存在客观上在应用上造成了不便。

CAN 总线协议和 Modbus 协议的结合,通过引用 Modbus 协议代替原自定义串口协议,将通信任务按读、写进行归纳分类,再用 Modbus 协议定义的标准功能码简化通信流程,提高效率,同时也使系统具备开放性,能方便的结成网络。Modbus 协议是主从协议,而 CAN 总线协议是多主对等协议,这也就决定了所设计的协议转换器在 Modbus 网络中作为从站,而在 CAN 网络中作为发送优先级最高的节点。

Modbus 和 CAN 协议转换原理:在 DSP 的 RAM 中划分 Modbus 报文和 CAN 报文的存储缓冲区(包含各自的输入和输出缓冲区);协议转换器从 Modbus 主站收到的报文存入 Modbus 接收缓冲区,向主站返回应答时从 CAN 总线的接收缓冲区读取数据打包成 Modbus 应答报文的格式进行发送;协议转换器从 Modbus 接收缓冲区获取报文并存入 CAN 报文发送缓冲区,依据功能码进行发送分析,决定采用单次还是分次发送方式。总的来说,就是一种存储转发机制,这种机制首先考虑的是通信转换的可靠性,存储转换带来的延时直接导致通信实时性的降低。