基于电力线载波的嵌入式协议转换器设计

论文摘要

目前电力通信网中存在光纤、电力线载波、微波等多种通信方式,在一个网络中有时涉及几种不同的通信方式,由于不同设备之间兼容的协议不一样,就需要对协议进行转换。本文设计一种基于电力线载波的嵌入式协议转换器,该转换器可以实现101协议、CDT协议、Modbus协议之间的转换。由于载波组网采用的是主从方式,主机和从机处各需要一个协议转换器,从机部分主要完成RTU数据的采集、处理、上传,主机部分主要完成对从机的轮询,汇总数据上传,以及转发中心站的命令。具体设计分为硬件和软件两部分,硬件部分,采用了PHILLIPS公司的LPC2387作为主控制器,设计了相关的外围电路模块,有硬件看门狗模块、光电隔离模块和串口电平转换模块等,完成了原理图和PCB设计;软件部分,详细介绍了载波网络协议转换的流程,讨论了主机从机之间轮询机制的实现,具体主要是完成从机部分协议转换器软件的编写工作,包括对RTU数据的分类处理,以及对主机协议转换器的命令响应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的意义
• 1.3 本文的工作
• 2 协议转换器功能简介
• 2.1 电力线载波通信
• 2.1.1 电力线载波通信的发展与现状
• 2.1.2 典型的电力线载波组网方式
• 2.1.3 电力线载波通信的特点
• 2.1.4 电力线载波通信与光纤通信比较
• 2.2 电力系统常用通信协议简介
• 2.2.1 101协议
• 2.2.2 CDT协议
• 2.2.3 Modbus协议
• 2.3 协议转换功能
• 2.3.1 协议转换的流程
• 2.3.2 协议转换器的功能
• 3 系统总体设计方案
• 3.1 系统主要技术指标
• 3.2 系统功能框图
• 4 硬件电路设计
• 4.1 硬件设计框架
• 4.2 LPC2387简介
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 特性
• 4.2.3 结构功能描述
• 4.3 原理图模块电路设计
• 4.3.1 看门狗复位模块
• 4.3.2 光电隔离模块
• 4.3.3 串口电平转换模块
• 4.4 PCB设计
• 4.4.1 PCB的设计原则
• 4.4.2 系统PCB设计
• 4.5 硬件电路设计心得与体会
• 5 协议转换逻辑的软件设计
• 5.1 CDT协议转换的设计要求
• 5.1.1 帧结构
• 5.1.2 同步字
• 5.1.3 控制字
• 5.1.4 信息字
• 5.1.5 CRC校验
• 5.2 主协议板和中心站通信
• 5.2.1 主协议板到中心站平台
• 5.2.2 中心站平台到主协议板
• 5.3 主协议板和从协议板之间的通信
• 5.3.1 轮询方式
• 5.3.2 主协议板到从协议板
• 5.3.3 从协议板到主协议板
• 5.4 从协议板软件设计流程
• 5.4.1 终端数据分类
• 5.4.2 对主协议板命令响应
• 5.4.3 数据处理
• 5.5 工程中遇到的问题与解决方法
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录