协议转换器

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接口转换器的别称
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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。  

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