CN105100000A - 一种接口转换装置和网络*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种接口转换装置和网络***，涉及网络技术领域。本发明的接口转换装置，用于实现Zigbee格式的数据与GPIB格式的数据的相互转换，可以在不对主控设备、执行设备进行改造的情况下，利用现有的主控设备和执行设备的GPIB接口将主控设备和执行设备组成无线互联网络。本发明的网络***，采用上述接口转换装置实现主控设备与执行设备之间的Zigbee通信，可以提高设备的可移动性，并且相对于现有的GPIB网络可以提高传输距离，并可以突破设备个数的限制。

Description

一种接口转换装置和网络***
技术领域
本发明涉及网络技术领域，具体而言涉及一种接口转换装置和网络***。
背景技术
目前实验室用的主流测试设备(执行设备的一种)都含有GPIB(General-PurposeInterfaceBus，通用接口总线)接口，很多自动测试***都是基于GPIB总线做互联互通。特别是在做一些复杂测试的时候，需要包含很多的测试设备，即包含体积小的测试设备，也包含体积庞大的温控设备，探针台。
图1为现有的一种GPIB测试***的示意图，其中，主控设备与测试设备1-15上分别具有GPIB接口，它们之间通过GPIB总线实现互联。由于如果GPIB总线上的负载过重，产生的寄生电容、电阻和电感会变大，导致数据在传输过程中的信号质量变差，容易产生误码，因此，GPIB总线的数据传输距离最大不超过20M，而且在同一GPIB总线上最多不能超过15台设备(例如执行设备)。显然，GPIB总线的传输距离的限制以及同一总线上设备数目的限制，已经成为搭建基于GPIB的测试***的瓶颈。此外，由于基于GPIB总线的测试***为有线连接，导致执行设备的可移动性比较差。
由于GPIB总线是比较成熟可靠的技术，现有的执行设备一般都具有GPIB接口，因此，如何在不对设备(包括执行设备、主控电脑等)进行任何改造的情况下，实现设备的无线互联，并克服现有的GPIB网络***(例如测试***)的传输距离以及设备个数的限制，成为现有技术中亟待解决的一个技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种接口转换装置和网络***，可以利用执行设备(例如测试设备)现有的GPIB接口以及无线Zigbee技术实现执行设备的无线互联，并可以克服现有的GPIB网络***的传输距离以及设备个数的限制。
本发明实施例一提供一种接口转换装置，包括GPIB模块、Zigbee模块、微控制器和配置接口模块；其中，所述GPIB模块用于对GPIB格式的数据进行发送与接收，所述Zigbee模块用于对Zigbee格式的数据进行发送与接收，所述微控制器用于对数据进行GPIB格式与Zigbee格式的相互转换，所述配置接口模块用于对Zigbee组网信息与所述接口转换装置的工作模式进行配置。其中，接口转换装置的工作模式通常包括如下两种：(1)配置为和主控设备连接；(2)配置为和测试设备连接。
可选地，所述GPIB模块包括GPIB接口和GPIB控制器，其中，所述GPIB接口用于与带有GPIB接口的设备进行连接和通信，所述GPIB控制器用于对GPIB格式的数据的传输进行管理。
可选地，所述GPIB模块还包括用于接收和发送数据的收发器。
可选地，所述配置接口模块包括配置接口和配置管理模块，其中，所述配置接口用于将所述接口转换装置与计算机相连，所述配置管理模块用于对配置操作进行管理。
可选地，所述配置接口包括USB接口或COM接口。
可选地，所述Zigbee组网信息包括个域网、通信信道、通信地址。
可选地，所述接口转换装置还包括静态随机存取存储器，用于对接收到的数据与转换后的数据进行存储。
可选地，所述接口转换装置还包括用于提供工作电压的电源。
可选地，所述电源包括电池、USB供电接口、充电器接口中的至少一种。
可选地，所述接口转换装置还包括电源控制模块，用于对所述电源的供电进行管理与控制。
本实施例还提供一种网络***，包括具有GPIB接口的主控设备、具有GPIB接口的执行设备、与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置、以及与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置；
其中，与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置和与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置的结构相同，包括：
GPIB模块，用于对GPIB格式的数据进行发送与接收；
Zigbee模块，用于对Zigbee格式的数据进行发送与接收；
微控制器，用于对数据进行GPIB格式与Zigbee格式的相互转换；以及，
配置接口模块，用于对Zigbee组网信息进行配置。
可选地，与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置被配置为：接收和识别来自所述主控设备的GPIB格式的数据，将所述GPIB格式的数据转换为Zigbee格式的数据，并通过Zigbee无线网络发送给所述执行设备；
并且，与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置被配置为：接收Zigbee无线网络传输的来自所述主控设备的Zigbee格式的数据，将所述Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据，并发送给所述执行设备的GPIB接口。
可选地，与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置还被配置为：接收Zigbee无线网络传输的来自所述执行设备的Zigbee格式的数据，将所述Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据，并发送给所述主控设备的GPIB接口；
并且，与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置还被配置为：接收和识别来自所述执行设备的GPIB格式的数据，将所述GPIB格式的数据转换为Zigbee格式的数据，并通过Zigbee无线网络发送给所述主控设备。
可选地，所述网络***在传输数据时采用的传输帧包括帧头、传输帧类型、单线接口信息、GPIB数据信息、***状态信息以及校验和；其中，所述传输帧类型包括：下行***测试Zigbee帧、上行回复***测试Zigbee帧、下行控者GPIB消息帧、上行回复控者GPIB消息执行情况帧、下行回复讲者GPIB消息帧、上行讲者GPIB消息帧、下行复位所有转换设备帧、上行回复转换设备复位状态。
可选地，所述网络***中还包括与所述主控设备通过GPIB总线连接的其他执行设备。
本发明的接口转换装置，用于实现Zigbee格式的数据与GPIB格式的数据的相互转换，可以在不对主控设备、执行设备进行改造的情况下，利用现有的主控设备和执行设备的GPIB接口将主控设备和执行设备组成无线互联网络。本发明的网络***，采用上述接口转换装置实现主控设备与执行设备之间的Zigbee通信，可以提高设备的可移动性，并且相对于现有的GPIB网络可以提高传输距离，并可以突破设备个数的限制。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为现有技术中的一种GPIB测试***的示意图；
图2为本发明实施例的接口转换装置的示意图；
图3为本发明实施例的网络***的示意图；
图4为本发明实施例的网络***所采用的传输帧的结构；
图5为本发明实施例所采用的传输帧结构中的“传输帧类型”中S3到S0的定义；
图6为本发明实施例的网络***的工作流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中详细阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明实施例提供一种接口转换装置，可以将GPIB接口转换为Zigbee接口，从而可以利用现有的执行设备(例如测试设备)、主控设备以及Zigbee技术，在不对设备(包括执行设备、主控设备等)进行任何改造的情况下，实现执行设备的无线互联，克服现有的GPIB网络***(例如测试***)的传输距离以及设备个数的限制，组成本实施例的网络***。
其中，Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗无线网络协议。其具有近距离、低复杂度、短时延、低功耗、高数据速率、低成本、高安全、免执照频段等特点，非常适合自动控制***、测试***的无线网络组建。
下面，参照图2来描述本发明实施例的接口转换装置。如图2所示，本实施例的接口转换装置10包括：GPIB接口101、GPIB控制器102、收发器(buffer)103、Zigbee模块104、微控制器(MCU)105、配置接口模块106；还包括：静态随机存取存储器(SRAM)107、电源模块108、电源控制模块109、按键LED110等。
其中，GPIB接口101用于与带有GPIB接口的设备(例如：执行设备、主控设备等)进行连接和通信。GPIB控制器102用于控制满足GPIB协议的数据(即，GPIB格式的数据)的传输。收发器(buffer)103用于接收和发送数据。GPIB接口101、GPIB控制器102以及收发器(buffer)103共同构成GPIB模块11，用于对GPIB格式的数据进行发送与接收。
Zigbee模块104用于满足Zigbee协议的数据(即，Zigbee格式的数据)的发送与接收等。
微控制器(MCU)105的主要作用在于：将Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据以及将GPIB格式的数据转换成Zigbee格式的数据，即，用于对数据进行GPIB格式与Zigbee格式的相互转换。此外，微控制器(MCU)105还可以进行微控制器的其他一些基本操作，例如中断处理等。
配置接口模块106用于对Zigbee组网信息与接口转换装置的工作模式进行配置。其中Zigbee组网信息包括个域网(PAN)、通信信道、通信地址等；接口转换装置10的工作模式通常包括如下两种：(1)配置为和主控设备连接；(2)配置为和测试设备连接。配置接口模块106通常包括配置接口和配置管理模块，其中配置接口用于将接口转换装置10与计算机相连，配置管理模块则用于对具体的配置操作进行管理。配置接口可以为USB接口、COM接口等。
此外，静态随机存取存储器(SRAM)107用于接收到的数据与转换后的数据进行存储。电源108用于为接口转换装置10提供工作电压，可以为电池，也可以为USB供电接口等；电源控制模块109用于对电源供电进行管理和控制。电源108和电源控制模块统称为电源模块12。按键LED110则用于为按键提供照明以及对工作状态进行指示等。
本实施例的接口转换装置10，可以将Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据以及将GPIB格式的数据转换成Zigbee格式的数据，并能够实现Zigbee格式的数据的无线发送与接收。因此，可以在不对设备(包括执行设备、主控设备等)进行任何改造的情况下，利用现有的执行设备和主控设备(例如主控电脑)的GPIB接口，通过接口转换装置10将执行设备和主控设备组成无线互联网络***。
在实际应用时，本实施例的接口转换装置10可以直接安装在现有的执行设备的GPIB接口上与主控设备的GPIB接口上，实现执行设备与主控设备的无线互联。该接口转换装置，在使用前通常需要利用其上的标准串口(COM接口)或USB接口连接计算机，通过PC软件进行配置(简单配置即可)，以实现无线互联的功能。
本实施例提供一种网络***，包括主控设备(例如主控电脑)、执行设备、与主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置10、以及与执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置10，如图3所示。其中，主控设备用于对执行设备进行管理和控制，执行设备用于执行具体的操作(例如：测试)。与主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置以及与执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置均采用上述的接口转换装置10。由于接口转换装置10的存在，该网络***为Zigbee无线网络。
其中，在一个网络***中，主控设备通常为1台，执行设备通常大于等于1台小于等于31台。
其中，与主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置10被配置为：(1)接收和识别来自主控设备的GPIB格式的数据(例如：命令)，将该GPIB格式的数据转换为Zigbee格式的数据，并通过Zigbee无线网络发送给执行设备(中间需要经过与执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置10)，此时主控设备是讲者。(2)接收Zigbee无线网络传输的来自执行设备的Zigbee格式的数据，将该Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据，并发送给主控设备的GPIB接口，此时主控设备是听者。
与执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置10被配置为：(1)接收Zigbee无线网络传输的来自主控设备的Zigbee格式的数据，将该Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据，并发送给执行设备的GPIB接口，此时执行设备是听者。(2)接收和识别来自执行设备的GPIB格式的数据(例如：测试结果)，将该GPIB格式的数据转换为Zigbee格式的数据，并通过Zigbee无线网络发送给主控设备(中间需要经过与主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置10)，此时执行设备是讲者。
通过上述配置，主控设备与执行设备之间可以实现双向的通信。为实现通信，主控设备以及每台执行设备的GPIB地址需要配置到每个接口转换装置10中。如上所述，对接口转换装置10的配置，可以通过将接口转换装置10与计算机(PC)通过配置接口(例如USB接口、COM接口等)进行连接，利用PC软件进行，具体配置方法与现有技术中的网络配置方法基本相同，此处不再赘述。在配置过程充，可以通过相连的计算机对接口转换装置10进行供电和充电。
在上述Zigbee无线网络***中，和主控设备连接的接口转换装置的角色配置为协调者(Coordinator)，和其它设备(执行设备)连接的接口转换装置的角色配置为终端(End-Device)。
在本实施例中，接口转换装置10可以通过电池供电，可以通过充电器进行充电，也可以通过主控设备或执行设备的USB接口进行供电和充电。
本发明实施例的上述网络***，由于主控设备与执行设备之间均采用Zigbee网络进行通信，提高了执行设备的可移动性。此外，由于通过Zigbee网络进行通信，执行设备和主控设备之间的传输距离可以达到大于50M小于75M，并且同一星形网络中可以包含31台执行设备(如图3所示)，也就是说，相对于现有的GPIB网络，提高了传输距离，并突破了设备个数的限制。
在本实施例中，不仅可以通过接口转换装置10组成全新的Zigbee无线网络***，还可以保留原有的测试***(图1所示)，在该***原有的执行设备(小于等于15台)之外增加设置执行设备，并在增加的执行设备的GPIB接口以及主控设备的GPIB接口上连接本实施例的接口转换装置10，在原有的有线网络之外形成新的无线Zigbee测试网络。也就是说，网络***可以包括原有的有限网络与新的Zigbee无线网络两部分。在这种情况下，由于原有的通过GPIB电缆连接的测试***不需要进行任何改动或升级，因而可以节省成本。因此，本实施例的接口转换装置10和网络***可以用于现有的通过GPIB电缆连接的测试***的升级，例如增加执行设备等。
本实施例的网络***，可以为测试***，也可以为其他***，例如自动控制***等，在此并不进行限定。
在本实施例中，对于GPIB格式的消息，可以分为接口消息和设备消息。按照传递消息所用到具体的控制线的数量，可以分为单线接口消息，多线接口消息，其中包含通令、指令、寻址令、副令，设备消息包含程控指令、测量数据、状态字节等。
为完成从GPIB格式的数据(信息)传递方式到Zigbee格式的数据传递方式的转换(以及相应的逆转换)，本实施例定义了一种传输帧的结构，如图4所示，包括：帧头、传输帧类型、单线接口信息、GPIB数据信息、***状态信息以及校验和。具体地，在该帧结构中：“7E/81”为每帧数据的帧头，数据从主控设备发送到执行设备(例如测试设备)，以及从执行设备返回到主控设备采用同样的帧头。“传输帧类型”中的“S3到S0”(S3、S2、S1、S0)的定义如图5所示，包括：下行***测试Zigbee帧、上行回复***测试Zigbee帧、下行控者GPIB消息帧、上行回复控者GPIB消息执行情况帧、下行回复讲者GPIB消息帧、上行讲者GPIB消息帧、下行复位所有转换设备帧、上行回复转换设备复位状态。“单线接口信息”和“GPIB数据信息”是GPIB通信所必须的数据信息。“***状态信息”表示传输整个***的运行状态，包扩Zigbee状态等。“校验和”采用累加校验方式。
此外，图6示意了本实施例的网络***的工作流程图。
本实施例的接口转换装置10，可以将Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据以及将GPIB格式的数据转换成Zigbee格式的数据，并能够实现Zigbee格式的数据的无线发送与接收。因此，可以在不对设备(包括主控设备、执行设备等)进行改造的情况下，利用现有的主控设备和执行设备的GPIB接口，通过接口转换装置10将主控设备和执行设备组成无线互联网络。本发明实施例的网络***，由于采用接口转换装置10实现了主控设备与执行设备之间的Zigbee通信，因而提高了设备的可移动性，并且，相对于现有的GPIB网络，提高了传输距离，并突破了设备个数的限制。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (15)

1.一种接口转换装置，其特征在于，包括GPIB模块、Zigbee模块、微控制器和配置接口模块；其中，所述GPIB模块用于对GPIB格式的数据进行发送与接收，所述Zigbee模块用于对Zigbee格式的数据进行发送与接收，所述微控制器用于对数据进行GPIB格式与Zigbee格式的相互转换，所述配置接口模块用于对Zigbee组网信息与所述接口转换装置的工作模式进行配置。
2.如权利要求1所述的接口转换装置，其特征在于，所述GPIB模块包括GPIB接口和GPIB控制器，其中，所述GPIB接口用于与带有GPIB接口的设备进行连接和通信，所述GPIB控制器用于对GPIB格式的数据的传输进行管理。
3.如权利要求2所述的接口转换装置，其特征在于，所述GPIB模块还包括用于接收和发送数据的收发器。
4.如权利要求1所述的接口转换装置，其特征在于，所述配置接口模块包括配置接口和配置管理模块，其中，所述配置接口用于将所述接口转换装置与计算机相连，所述配置管理模块用于对配置操作进行管理。
5.如权利要求4所述的接口转换装置，其特征在于，所述配置接口包括USB接口或COM接口。
6.如权利要求1所述的接口转换装置，其特征在于，所述Zigbee组网信息包括个域网、通信信道、通信地址。
7.如权利要求1所述的接口转换装置，其特征在于，所述接口转换装置还包括静态随机存取存储器，用于对接收到的数据与转换后的数据进行存储。
8.如权利要求1所述的接口转换装置，其特征在于，所述接口转换装置还包括用于提供工作电压的电源。
9.如权利要求8所述的接口转换装置，其特征在于，所述电源包括电池、USB供电接口、充电器接口中的至少一种。
10.如权利要求8所述的接口转换装置，其特征在于，所述接口转换装置还包括电源控制模块，用于对所述电源的供电进行管理与控制。
11.一种网络***，其特征在于，包括具有GPIB接口的主控设备、具有GPIB接口的执行设备、与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置、以及与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置；
其中，与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置和与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置的结构相同，包括：
GPIB模块，用于对GPIB格式的数据进行发送与接收；
Zigbee模块，用于对Zigbee格式的数据进行发送与接收；
微控制器，用于对数据进行GPIB格式与Zigbee格式的相互转换；以及，
配置接口模块，用于对Zigbee组网信息进行配置。
12.如权利要求11所述的网络***，其特征在于，与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置被配置为：接收和识别来自所述主控设备的GPIB格式的数据，将所述GPIB格式的数据转换为Zigbee格式的数据，并通过Zigbee无线网络发送给所述执行设备；
并且，与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置被配置为：接收Zigbee无线网络传输的来自所述主控设备的Zigbee格式的数据，将所述Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据，并发送给所述执行设备的GPIB接口。
13.如权利要求12所述的网络***，其特征在于，与所述主控设备的GPIB接口相连的接口转换装置还被配置为：接收Zigbee无线网络传输的来自所述执行设备的Zigbee格式的数据，将所述Zigbee格式的数据转换成GPIB格式的数据，并发送给所述主控设备的GPIB接口；
并且，与所述执行设备的GPIB接口相连的接口转换装置还被配置为：接收和识别来自所述执行设备的GPIB格式的数据，将所述GPIB格式的数据转换为Zigbee格式的数据，并通过Zigbee无线网络发送给所述主控设备。
14.如权利要求11所述的网络***，其特征在于，所述网络***在传输数据时采用的传输帧包括：帧头、传输帧类型、单线接口信息、GPIB数据信息、***状态信息以及校验和；其中，所述传输帧类型包括：下行***测试Zigbee帧、上行回复***测试Zigbee帧、下行控者GPIB消息帧、上行回复控者GPIB消息执行情况帧、下行回复讲者GPIB消息帧、上行讲者GPIB消息帧、下行复位所有转换设备帧、上行回复转换设备复位状态。
15.如权利要求11所述的网络***，其特征在于，所述网络***中还包括与所述主控设备通过GPIB总线连接的其他执行设备。
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