一種自適應多種協議的rs-485總線監測探頭電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，所述電路包括RS-485總線接口電路，用于將除RS-485總線接口電路之外的電路與RS-485總線隔離；可編程邏輯器件，用于識別串行通信協議，解析并獲取串行通信協議數據幀，并將串行通信協議數據幀發送至SRAM；SRAM，用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀；MCU，用于識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀，并通過可編程邏輯器件，獲取SRAM中存儲的串行通信協議數據幀。利用本發明所述電路可以對RS-485總線上的各種串行通信協議和現場總線協議的數據幀進行監測。
【專利說明】—種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機安全和工業控制系統安全領域，尤其涉及一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路。
【背景技術】
[0002]網絡監測和入侵檢測(IDS)是在計算機安全領域中，檢測惡意代碼和攻擊行為的重要手段。在工業控制系統中，數字化網絡通信從工業以太網等傳統網絡，下移到現場總線等現場網絡，因此網絡監測和入侵檢測的監測點也必須下移到現場總線，需要在現場總線上安裝現場總線監測探頭硬件。
[0003]RS-485總線是目前在現場總線領域應用最為廣泛的現場總線物理層之一，多種現場總線協議，包括Profibus (Profibus-DP)、MODBUS (M0DBUS串行鏈路協議)以及自定義協議等，均可基于RS-485總線物理層，安裝在RS-485總線上的現場總線監測探頭，其硬件電路設計需要有自適應多種現場總線協議進行監測(檢測)的能力，還必須適合各種工業控制系統環境。

【發明內容】

[0004]針對上述技術問題，本發明提供了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，可以接入各種RS-485總線，可以識別并解析各種串行通信協議和現場總線協議(Profibus或MODBUS )的數據幀，完成對于RS-485總線的監測。
[0005]本發明提供電路如下:一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，包括: RS-485總線接口電路，用于將除RS-485總線接口電路之外的電路與RS-485總線隔離，
并將RS-485總線電平標準的數字信號轉換為可編程邏輯器件可識別的數字信號，并將轉換后的數字信號發送給可編程邏輯器件；所述RS-485總線接口電路可以將RS-485總線接口電路之外的電路與RS-485總線完全隔離，保證安全，同時抗浪涌沖擊和高共模電壓，適合接入各種工業控制系統環境中的RS-485總線；其中，所述可編程邏輯器件可識別的數字信號包括TTL，CMOS等數字信號；
可編程邏輯器件，接收來自于RS-485總線接口電路的數字信號，并對數字信號進行采樣，對采樣序列進行檢測，識別串行通信協議，解析并獲取串行通信協議數據幀，并將串行通信協議數據幀發送至SRAM ;所述可編程邏輯器件包括:CPLD，FPGA等；所述可編程邏輯器件對采樣序列進行檢測包括:自動檢測各種波特率、不同長度起始位、數據位、停止位和不同校驗方式的串行通信協議；
SRAM，由可編程邏輯器件控制其讀寫時序，用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀；所述SRAM即靜態隨機存儲器，克服了可編程邏輯器件自身實現存儲單元容量較小的缺點；
MCU，用于識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀，并通過可編程邏輯器件，獲取SRAM中存儲的串行通信協議數據幀；可由所述MCU進一步進行如下處理，例如顯示、存儲或者繼續傳輸到上位機。
[0006]進一步地，所述RS-485總線接口電路包括:保護電路、RS-485總線接口芯片、光電耦合器、DC-DC隔離電源；所述保護電路為TVS、PTC等；所述1?-485總線接口芯片為RS-485總線收發器，例如:MAX485等；
進一步地，所述RS-485總線接口電路為隔離RS-485總線收發器芯片。
[0007]進一步地，所述對數字信號進行采樣的采樣頻率不低于20MS/s ;因為所述RS-485總線的最高通信速率可達10Mbps。
[0008]進一步地，所述識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀的工作由可編程邏輯器件和MCU共同完成；如果對于識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀的速率要求更高，或者要求更高的實時性，則上述工作可以由可編程邏輯器件和MCU共同完成。
[0009]進一步地，所述SRAM用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀和MCU獲取的現場總線協議數據幀。
[0010]綜上所述，本發明提供了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，所述電路由RS-485總線接口電路、可編程邏輯器件、SRAM和MCU共同實現，其中RS-485總線接口電路用來將所述電路與RS-485總線隔離，保證安全；可編程邏輯器件用于識別和解析串行通信協議數據幀，使得所述電路可以自適應各種波特率、不同長度起始位、數據位、停止位和不同校驗方式的串行通信協議；SRAM用于存儲串行通信協議數據幀;MCU用于識別和解析基于RS-485總線的現場總線協議數據幀，從而識別多種類型的現場總線協議；本電路適合各種工業控制系統環境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本發明提供的一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路實現框圖。
【具體實施方式】
[0013]本發明給出了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明實施例中的技術方案，并使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明中技術方案作進一步詳細的說明:
本發明首先提供了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，如圖1所示，包
括:
RS-485總線接口電路101，用于將除RS-485總線接口電路101之外的電路與RS-485總線隔離，并將RS-485總線電平標準的數字信號轉換為可編程邏輯器件102可識別的數字信號，并將轉換后的數字信號發送給可編程邏輯器件102 ；
可編程邏輯器件102，接收來自于RS-485總線接口電路101的數字信號，并對數字信號進行采樣，對采樣序列進行檢測，識別串行通信協議，解析并獲取串行通信協議數據幀，并將串行通信協議數據幀發送至SRAM103 ； SRAM103,由可編程邏輯器件102控制其讀寫時序，用于存儲可編程邏輯器件102發送來的串行通信協議數據幀；
MCU104，用于識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀，并通過可編程邏輯器件102，獲取SRAM103中存儲的串行通信協議數據幀。
[0014]優選地，所述RS-485總線接口電路包括:保護電路、RS-485總線接口芯片、光電耦合器、DC-DC隔離電源。
[0015]優選地，所述RS-485總線接口電路為隔離RS-485總線收發器芯片。
[0016]優選地，所述對數字信號進行采樣的采樣頻率不低于20MS/s。
[0017]優選地，所述識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀的工作由可編程邏輯器件和MCU共同完成。
[0018]優選地，所述SRAM用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀和MCU獲取的現場總線協議數據幀。
[0019]如上所述，本發明給出了一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，自適應多種串行通信協議和現場總線協議，適合各種工業控制系統環境，可直接在各種工業控制系統中接入基于RS-485總線物理層的現場總線，對串行通信協議數據幀和現場總線協議數據幀進行自適應的監測環境中有效應用。
[0020]以上實施例用以說明而非限制本發明的技術方案。不脫離本發明精神和范圍的任何修改或局部替換，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種自適應多種協議的RS-485總線監測探頭電路，其特征在于，包括: RS-485總線接口電路，用于將除RS-485總線接口電路之外的電路與RS-485總線隔離，并將RS-485總線電平標準的數字信號轉換為可編程邏輯器件可識別的數字信號，并將轉換后的數字信號發送給可編程邏輯器件； 可編程邏輯器件，接收來自于RS-485總線接口電路的數字信號，并對數字信號進行采樣，對采樣序列進行檢測，識別串行通信協議，解析并獲取串行通信協議數據幀，并將串行通信協議數據幀發送至SRAM ； SRAM，由可編程邏輯器件控制其讀寫時序，用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀； MCU，用于識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀，并通過可編程邏輯器件，獲取SRAM中存儲的串行通信協議數據幀。
2.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述RS-485總線接口電路包括:保護電路、RS-485總線接口芯片、光電耦合器、DC-DC隔離電源。
3.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述RS-485總線接口電路為隔離RS-485總線收發器芯片。
4.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述對數字信號進行采樣的采樣頻率不低于 20MS/s。
5.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述識別RS-485總線的現場總線協議，解析并獲取現場總線協議數據幀的工作由可編程邏輯器件和MCU共同完成。
6.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述SRAM用于存儲可編程邏輯器件發送來的串行通信協議數據幀和MCU獲取的現場總線協議數據幀。
【文檔編號】G05B19/418GK103914031SQ201310641120
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】趙世平, 桑勝田 申請人:哈爾濱安天科技股份有限公司