CN103457822A - 一种cuda环形网络与h265协议互连的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过网桥在基于CUDA的环形网络和基于H.265协议网络的同架构之间实现通讯的方法。网桥包括FPGA及存储器、CUDA环形网络通讯模块、H.265模块、供电模块和***电路，CUDA环形网络通讯模块和H.265模块分别与FPGA及存储器连接，FPGA及存储器执行存储CUDA栈、H.265主站栈和CUDA/H.265转化模块等软件模块，CUDA和H.265通过CUDA栈、H.265主站栈和CUDA/H.265转化模块相互转化互连。本发明可以使CUDA控制***能完全兼容符合H.265的智能设备，实现CUDA网络和H.265协议的无缝互连。

Description

一种CUDA环形网络与H265协议互连的方法
技术领域
本本发明涉及环形网络和协议通讯领域，尤其涉及通过一种CUDA环形网络与H.265协议互连的方法。
背景技术
CUDA是一种用于工业自动化的实时、高速以太网通信协议。它具有传输容量大、传输速度快、时钟同步性高、实现成本低、开放性好等特点。H.265是一种广泛应用的现场总线技术，在多种工业自动化***中有大量工程应用。但EtherCAT实时工业以太网与CAN总线在通信协议上存在明显区别，因此当自动化***中同时存在EtherCAT工业以太网和CAN总线时，不能直接进行互联通信，需要设计一种网关来解决这个问题。
而H.265是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的协议通讯，它产生于总线技术和智能仪表的起步时期，带有从模拟仪表和模拟信号***向数字***过渡的特征，是目前世界上安装节点数最多的较为成熟的协议技术，尤其是智能仪表的主流技术。在H.265通讯中主要变量和控制信息采用传统4-20mA电流传递技术，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过H.265进行访问。因此H.265协议是仅用于工业现场设备层的低速协议技术，在其上层肯定还要采用其他协议或环形网络技术，才能构成完整的工业控制网络。而我国自行制定的CUDA环形网络标准，虽然可以延伸到现场设备层，可以独立构成一个完整的工业控制网络，但如果不能兼容其他国际主流协议技术，对其推广应用极为不利。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何实现CUDA环形网络与H.265协议之间的通讯，使CUDA网络能兼容目前应用最多的H.265协议通讯，从而进一步推动CUDA标准和技术的推广应用。
本发明采用的技术方案是：一种实现CUDA环形网络与H.265协议互连的方法，如下所述：
1）CUDA非周期报文与H.265总线互连：
CUDA环形网络通讯通道和CUDA栈接收存储来自CUDA网络的非周期报文，并将其递交给CUDA/H.265转化模块，CUDA/H.265转化模块对CUDA非周期报文进行解码，组成符合H.265的报文后，传递给H.265主站栈，发送到相应的H.265通讯通道；
2）CUDA周期报文与H.265总线互连：
CUDA环形网络通讯通道和CUDA栈接收存储来自CUDA网络的周期报文，并将控制传输赋给对应的H.265电流传输通道；
3）H.265通讯通道报文与CUDA网络互连：
H.265通讯通道和H.265主站栈接收存储来自H.265通讯通道的H.265报文，并将其递交给CUDA/H.265转化模块，CUDA/H.265转化模块对H.265报文进行解码，组成符合CUDA的非周期报文后，传递给CUDA栈，通过CUDA环形网络通讯通道发送到CUDA网络；
4）H.265电流导入通道的模拟电流信号与CUDA网络互连：
H.265电流导入通道的模拟电流信号经过A/D转化传递给CUDA栈，作为CUDA周期报文，通过CUDA环形网络通讯通道发送到CUDA网络；
5）CUDA规定的其他通讯事务与H.265规定的其他通讯事务互连：
CUDA环形网络通讯通道和CUDA栈接收存储来自CUDA网络的CUDA规定的其他通讯事务，H.265通讯通道和H.265主站栈接收存储来自H.265总线的H.265规定的其他通讯事务，两者间通过CUDA/H.265转化模块解码后相互传递。
一种用于实现CUDA环形网络与H.265协议互连的网桥，包括FPGA及存储器、CUDA环形网络通讯模块、H.265模块、供电模块和***电路，其特征在于：所述FPGA及存储器包括CUDA栈、CUDA/H.265转化模块和H.265主站栈；所述CUDA环形网络通讯模块和H.265模块分别与FPGA微处理器及存储器连接。
所述CUDA环形网络通讯模块包括环形网络控制器、环形网络接口电路和环形网络接口。
所述H.265模块包括H.265导入模块和H.265传输模块。
所述H.265导入模块包括H.265电流信号调制、A/D转化、光电隔离模块、H.265信息参数调制、H.265通讯控制器。
所述H.265传输模块包括光电隔离模块、D/A转化、H.265电流信号调制、H.265信息参数调制、H.265通讯控制器。
所述H.265模块可以有至少一个。
所述***电路是复位电路和/或看门狗电路。
本发明提供的网桥及其实现CUDA环形网络和H.265协议互连的方法，具有以下优点：
1）使CUDA控制***能完全兼容符合H.265的智能设备，实现CUDA网络和H.265协议的无缝互连；
2）CUDA/H.265网桥将两类H.265信息转化成两类CUDA报文，在充分保留所有H.265信息的同时，还很好的解决了两种网络在通讯速率上的巨大差异带来的数据交换问题；
3）具有CUDA控制***的远程I/O功能，可降低***的硬件开销，同时可节省电缆和安装费用；
4）具有极好的可互操作性、可扩展性和可维护性，网桥无须任何更新就能支持智能H.265设备的功能扩展和更新。
附图说明
图1是本发明的功能结构框图。
具体实施方式
如图1所示，其中，CUDA环形网络通讯通道1和CUDA栈2，负责接收来自CUDA网络的非周期报文，并将其递交给CUDA/H.265转化模块3进行下一步的处理，同时负责将CUDA/H.265转化模块3递交给它的报文作为CUDA非周期报文发送到CUDA网络；同时负责接收来自CUDA网络的周期报文，并将控制传输赋给对应的H.265电流传输通道，并将相关的H.265电流导入通道的主变量通过CUDA周期报文发送到CUDA网络。另外，CUDA栈2和CUDA环形网络通讯通道1还将负责所有其他CUDA规定的通讯事务处理；
其中，CUDA/H.265转化模块3，负责对CUDA非周期报文进行解码，并组成符合H.265的报文，交给H.265主站栈4，发送到相应的H.265通讯通道，同时负责将来自H.265主站栈4和H.265通讯通道的H.265报文进行编码，并组成符合CUDA的非周期报文，递交给CUDA栈2，通过CUDA环形网络通讯通道1发送到CUDA网络；
H.265通道5/6有两种类型，其中H.265通道5由一个H.265电流导入通道和一个H.265通讯通道组成，H.265通道6由一个H.265电流传输通道和一个H.265通讯通道组成。H.265电流导入或传输通道负责采样或传输来自或去往H.265设备的模拟电流信号，H.265电流信号是H.265设备的主变量，用于控制目的，在CUDA网络中对应周期通讯；H.265通讯通道报文主要用于H.265设备的次变量、参数设置、校准和诊断等目的，在CUDA网络中对应非周期通讯，并采用透明传输方式在CUDA网络中的传输。另外，H.265主站栈4与H.265通讯通道还将负责所有其他H.265规定的通讯事务处理。

Claims (6)

1.一种CUDA环形网络与H.265协议互连的方法，包括如下步骤：
1）CUDA非周期报文与H.265总线互连：
CUDA环形网络通讯通道(1)和CUDA栈(2)接收存储来自CUDA网络的非周期报文，并将其递交给CUDA/H.265转化模块(3)，所述CUDA/H.265转化模块(3)对CUDA非周期报文进行解码，组成符合H.265的报文后，传递给H.265主站栈(4)，发送到相应的H.265通讯通道；
2）CUDA周期报文与H.265总线互连：
CUDA环形网络通讯通道(1)和CUDA栈(2)接收存储来自CUDA网络的周期报文，并将控制传输赋给对应的H.265电流传输通道；
3）H.265通讯通道报文与CUDA网络互连：
H.265通讯通道和H.265主站栈(4)接收存储来自H.265通讯通道的H.265报文，并将其递交给CUDA/H.265转化模块(3)，CUDA/H.265转化模块(3)对H.265报文进行解码，组成符合CUDA的非周期报文后，传递给CUDA栈(2)，通过CUDA环形网络通讯通道(1)发送到CUDA网络；
4）H.265电流导入通道的模拟电流信号与CUDA网络互连：
H.265电流导入通道的模拟电流信号经过A/D转化传递给CUDA栈(2)，作为CUDA周期报文，通过CUDA环形网络通讯通道(1)发送到CUDA网络；
5）CUDA规定的其他通讯事务与H.265规定的其他通讯事务互连：
CUDA环形网络通讯通道(1)和CUDA栈(2)接收存储来自CUDA网络的CUDA规定的其他通讯事务，H.265通讯通道和H.265主站栈(4)接收存储来自H.265总线的H.265规定的其他通讯事务，CUDA规定的其他通讯事务与H.265规定的其他通讯事务之间通过CUDA/H.265转化模块(3)解码后相互传递。
2.一种用于实现权利要求1所述CUDA环形网络与H.265协议互连方法的网桥，包括FPGA及存储器(7)、CUDA环形网络通讯模块(8)、H.265导入模块(9)、H.265传输模块(10)、供电模块(11)和***电路(12)，其特征在于：所述FPGA及存储器(7)包括CUDA栈(2)、CUDA/H.265转化模块(3)和H.265主站栈(4)；所述CUDA环形网络通讯模块(8)和H.265导入模块(9)H.265传输模块(10)分别与FPGA及存储器(7)连接。
3.根据权利要求2所述的网桥，其特征在于：所述CUDA环形网络通讯模块(8)包括环形网络控制器、环形网络接口电路和环形网络接口。
4.根据权利要求2所述的网桥，其特征在于：所述H.265导入模块(9)包括H.265电流信号调制、A/D转化、光电隔离模块、H.265信息参数调制、H.265通讯控制器。
5.根据权利要求2所述的网桥，其特征在于：所述H.265传输模块(10)包括光电隔离模块、D/A转化、H.265电流信号调制、H.265信息参数调制、H.265通讯控制器。
6.根据权利要求2所述的网桥，其特征在于：所述H.265导入模块(9)和H.265传输模块(10)有至少一个。
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