用于水下仿真系統的多功能通信裝置及其數據轉發方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種用于水下仿真系統的多功能通信裝置，包括中央控制器、通信協議轉換模塊以及針對不同類型通信協議對應設置的通信接口，通信接口用于接收包含有轉發請求的初始數據信息；每一通信接口都對應連接有接口控制，通信協議轉換模塊用于將發生方通信協議轉換為接收方通信協議。還提供一種該多功能通信裝置的數據轉發方法：對應于發送方通信協議的通信接口接收初始數據，通過對應的接口控制器發送給中央控制器進行數據解析，然后發送給通信協議轉換模塊轉換成接收方通信協議，并依次通過中央控制器、與接收方通信協議對應的接口控制器及通信接口轉發。本發明專利技術能快速、準確、穩定的實現水下仿真系統中具有不同通信協議的仿真模型之間的通信。

Multifunctional communication device for underwater simulation system and data forwarding method thereof

The present invention provides a communication device for a multi functional simulation system under water, including the central controller, communication protocol conversion module and the communication interface is set corresponding to the different types of communication protocol, the communication interface for receiving information includes initial data forwarding requests; each communication interface are connected to the corresponding interface control, communication protocol conversion the communication module is used for protocol conversion to the receiver of communication protocol. A multifunctional communication device data forwarding method provides a communication interface corresponding to the sender communication protocol receives initial data sent through the interface controller corresponding to the central controller for data analysis, and then sent to the communication protocol conversion module converts the receiver communication protocol, and passes through the central controller, and the corresponding communication protocol the interface controller and communication interface forwarding. The invention can quickly, accurately and stably realize the communication between the simulation models with different communication protocols in the underwater simulation system.

【技術實現步驟摘要】
用于水下仿真系統的多功能通信裝置及其數據轉發方法
本專利技術涉及一種多功能通信裝置，尤其是用于控制水下仿真系統中各模型之間進行通信的多功通信模塊。還涉及一種該通信裝置的數據轉發方法。
技術介紹
全球對于能源的需求持續增加，世界范圍內對于深海油氣的開發活動越來越活躍。深海油氣的開發過程包括興建大量水面油氣生產平臺、開發水下生產系統以及水下生產控制系統。在開發水下生產控制系統的過程中需要建立相應的仿真系統，仿真系統中不同的仿真模型之間的通訊協議不同，因此阻礙了各仿真模型之間的通信。對于水下生產控制仿真系統而言，利用各種合適的仿真軟件對水下生產控制系統各部分進行仿真模型建立并實現各部分之間的相互通訊對模擬整個控制系統功能、研究其不同工藝下的性能具有重要意義。
技術實現思路
針對現有技術中存在的上述不足，本專利技術提供一種用于水下控制仿真系統通信的多功能接口模塊，能夠實現水下控制仿真系統中具有不同通信協議的仿真模型之間的通信。為實現上述目的，本專利技術采用了如下技術手段：一種用于水下仿真系統的多功能通信裝置，包括中央控制器、通信協議轉換子模塊以及針對不同類型通信協議對應設置的通信接口；所述通信接口包括以下類型的接口：分別用于模擬信號輸入、輸出的AI接口、AO接口，分別用于數字信號輸入、輸出的DI接口、DO接口，TCP/TP接口、CANopen接口、RS422接口以及RS485接口；所述通信接口用于接收包含有轉發請求的初始數據信息；每一通信接口都對應連接有接口數據收發模塊，所述接口數據收發模塊用于將包含有轉發請求的初始數據轉發給中央控制器；所述中央控制器內設有數據解析模塊與中斷模塊，所述數據解析模塊用于從包含有轉發請求的初始數據信息中解析出待轉發的數據信息，并對比得出發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系；所述中斷模塊用于對比待轉發數據的優先級，并根據優先級高低順序將數據信息、協議轉換關系打包發送給所述通信協議轉換子模塊；所述通信協議轉換模塊用于根據發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系，將待轉發的數據信息從發送方通信協議轉換為接收方通信協議并將轉換成接收方通信協議后的終態數據信息依次通過中央控制器、與接收方的通信協議相應的接口數據收發模塊以及通信接口進行轉發。優選的，所述通信協議轉換子模塊內包含若干個協議轉換子模塊，每一協議轉換子模用于針對一種發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系進行通信協議的轉換；每個協議轉換子模塊都設有對應的地址編碼，每個協議轉換子模內均設有用于對解析后的數據信息分別執行語法轉換、語義轉換以及時序轉換的語法轉換單元、語義轉換單元以及時序轉換單元。進一步的，所述通信協議轉換子模塊包括分別對應以下協議轉換關系的協議轉換子模塊：TCP/IP—CANopen、TCP/IP—RS422、TCP/IP—RS485、TCP/IP—AO、TCP/IP—DO，CANopen—RS422、CANopen—RS485、CANopen—AO、CANopen—DO，RS422—RS485、RS422—AO、RS422—DO，RS485—AO、RS485—DO，AI—TCP/IP、AI—CANopen、AI—RS422、AI—RS485、AI—DO，DI—TCP/IP、DI—CANopen、DI—RS422、DI—RS485、DI—AO。優選的，所述中斷模塊包括中斷允許寄存單元與中斷優先級寄存單元；所述中斷允許寄存單元用于開放或關閉對中斷請求的允許，并暫存被允許的包含有中斷請求的數據信息；所述中斷優先級寄存單元用于讀取中斷允許寄存單元中的包含有中斷請求的數據信息并判斷其優先級，并從高優先級到低優先級對其進行排序并暫存起來。進一步的，所述中央控制器內還設有中斷反饋模塊、讀寫控制模塊以及數據壓縮模塊，所述讀寫控制模塊用于根據優先級的順序將包含有中斷請求的初始數據信息發送給中央控制器內的數據解析模塊，或者將包含有中斷請求的終態數據信息發送給數據壓縮模塊，并向所述中斷反饋模塊發送表示讀寫完成的完成指令；所述中斷反饋模塊用于將完成指令反饋給中斷優先級寄存單元。優選的，具有若干數據解析模塊和若干數據壓縮模塊。本專利技術的另一目的在于提供一種用于水下仿真系統的多功能通信裝置的數據轉發方法，具體包括如下步驟：步驟1：對應于發送方通信協議的通信接口接收包含有轉發請求的初始數據信息并發送給與之對應的接口數據收發模塊，接口數據收發模塊將包含有轉發請求的初始數據信息發送給中央控制器內的中斷模塊；步驟2：中斷模塊對比優先級，發送給中央控制器內的數據解析模塊進行數據解析，并從中解析出待轉發的數據信息以及發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系型，再發送給通訊協議轉換模塊；步驟3：通信協議轉換子模塊根據優先級以及發送方與接收方的通訊協議類型之間對應的協議轉換關系，將待轉發的數據信息從發送方通信協議轉換為接收方通信協議并將轉換成接收方通信協議后的終態數據信息發送給中央控制器；步驟4：中央控制器將終態數據信息發送給與接收方的通信協議相應的接口數據收發模塊，再由接口數據收發模塊發送給對應的通信接口進行轉發。優選的，所述通信協議轉換子模塊內包含若干個協議轉換子模塊，每一協議轉換子模用于針對一種發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系進行通信協議的轉換；每個協議轉換子模塊都設有對應的地址編碼，每個協議轉換子模內均設有用于對解析后的數據信息分別執行語法轉換、語義轉換以及時序轉換的語法轉換單元、語義轉換單元以及時序轉換單元；步驟2中：中央控制器解析出待轉發的數據信息以及發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系后，根據發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系，為待轉發的數據信息生成與之一一對應的尋址編碼；所述尋址編碼用于匹配代表相同協議轉換關系的地址編碼；步驟3中：通信協議轉換子模塊根據尋址編碼來匹配地址編碼，從而為解析后的數據信息匹配協議轉換子模塊；協議轉換子模塊內的語法轉換單元、語義轉換單元以及時序轉換單元分別對解析后的數據信息進行語法轉換、語義轉換以及時序轉換；優選的，所述中斷模塊包括中斷允許寄存單元與中斷優先級寄存單元；所述中斷允許寄存單元用于開啟或關閉對中斷請求的允許，并暫存被允許的包含有中斷請求的數據信息；所述中斷優先級寄存單元用于讀取中斷允許寄存單元中的包含有中斷請求的數據信息并判斷其優先級，并從高優先級到低優先級對其進行排序并暫存起來；所述中央控制器內還設有中斷反饋模塊、讀寫控制模塊以及數據壓縮模塊，所述讀寫控制模塊用于根據優先級的順序將包含有中斷請求的初始數據信息發送給控制器內的數據解析模塊，或者將包含有中斷請求的終態數據信息發送給數據壓縮模塊；所述讀寫控制模塊用于向中斷反饋模塊發送表示讀寫完成的完成指令；所述中斷反饋模塊用于將完成指令反饋給中斷優先級寄存單元；步驟1中：先由中斷允許寄存單元開啟對中斷請求的允許，然后接收接口數據收發模塊發送的包含有中斷請求的初始數據信息，并暫存被允許的包含有中斷請求的初始數據信息；再由中斷優先級寄存單元讀取中斷允許寄存單元中的包含有中斷請求的初始數據信息并判斷其優先級，并從高優先級到低優先級對其進行排序并暫存起來，然后根據優先級高低順序順次轉發給讀寫控制模塊，再由讀寫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于水下仿真系統的多功能通信裝置，其特征在于：包括中央控制器、通信協議轉換子模塊以及針對不同類型通信協議對應設置的通信接口；所述通信接口包括以下類型的接口：分別用于模擬信號輸入、輸出的AI接口、AO接口，分別用于數字信號輸入、輸出的DI接口、DO接口，TCP/TP接口、CANopen接口、RS422接口以及RS485接口；所述通信接口用于接收包含有轉發請求的初始數據信息；每一通信接口都對應連接有接口數據收發模塊，所述接口數據收發模塊用于將包含有轉發請求的初始數據轉發給中央控制器；所述中央控制器內設有數據解析模塊與中斷模塊，所述數據解析模塊用于從包含有轉發請求的初始數據信息中解析出待轉發的數據信息，并對比得出發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系；所述中斷模塊用于對比待轉發數據的優先級，并根據優先級高低順序將數據信息、協議轉換關系打包發送給所述通信協議轉換子模塊；所述通信協議轉換模塊用于根據發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系，將待轉發的數據信息從發送方通信協議轉換為接收方通信協議并將轉換成接收方通信協議后的終態數據信息依次通過中央控制器、與接收方的通信協議相應的接口數據收發模塊以及通信接口進行轉發。...

【技術特征摘要】
1.一種用于水下仿真系統的多功能通信裝置，其特征在于：包括中央控制器、通信協議轉換子模塊以及針對不同類型通信協議對應設置的通信接口；所述通信接口包括以下類型的接口：分別用于模擬信號輸入、輸出的AI接口、AO接口，分別用于數字信號輸入、輸出的DI接口、DO接口，TCP/TP接口、CANopen接口、RS422接口以及RS485接口；所述通信接口用于接收包含有轉發請求的初始數據信息；每一通信接口都對應連接有接口數據收發模塊，所述接口數據收發模塊用于將包含有轉發請求的初始數據轉發給中央控制器；所述中央控制器內設有數據解析模塊與中斷模塊，所述數據解析模塊用于從包含有轉發請求的初始數據信息中解析出待轉發的數據信息，并對比得出發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系；所述中斷模塊用于對比待轉發數據的優先級，并根據優先級高低順序將數據信息、協議轉換關系打包發送給所述通信協議轉換子模塊；所述通信協議轉換模塊用于根據發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系，將待轉發的數據信息從發送方通信協議轉換為接收方通信協議并將轉換成接收方通信協議后的終態數據信息依次通過中央控制器、與接收方的通信協議相應的接口數據收發模塊以及通信接口進行轉發。2.根據權利要求1所述的用于水下仿真系統的多功能通信裝置，其特征在于：所述通信協議轉換子模塊內包含若干個協議轉換子模塊，每一協議轉換子模用于針對一種發送方與接收方的通訊協議類型之間的協議轉換關系進行通信協議的轉換；每個協議轉換子模塊都設有對應的地址編碼，每個協議轉換子模內均設有用于對解析后的數據信息分別執行語法轉換、語義轉換以及時序轉換的語法轉換單元、語義轉換單元以及時序轉換單元。3.根據權利要求2所述的用于水下仿真系統的多功能通信裝置，其特征在于：所述通信協議轉換子模塊包括分別對應以下協議轉換關系的協議轉換子模塊：TCP/IP—CANopen、TCP/IP—RS422、TCP/IP—RS485、TCP/IP—AO、TCP/IP—DO，CANopen—RS422、CANopen—RS485、CANope—AO、CANopen—DO，RS422—RS485、RS422—AO、RS422—DO，RS485—AO、RS485—DO，AI—TCP/IP、AI—CANopen、AI—RS422、AI—RS485、AI—DO，DI—TCP/IP、DI—CANopen、DI—RS422、DI—RS485、DI—AO。4.根據權利要求1所述的用于水下仿真系統的多功能通信裝置，其特征在于：所述中斷模塊包括中斷允許寄存單元與中斷優先級寄存單元；所述中斷允許寄存單元用于開放或關閉對中斷請求的允許，并暫存被允許的包含有中斷請求的數據信息；所述中斷優先級寄存單元用于讀取中斷允許寄存單元中的包含有中斷請求的數據信息并判斷其優先級，并從高優先級到低優先級對其進行排序并暫存起來。5.根據權利要求4所述的用于水下仿真系統的多功能通信裝置，其特征在于：所述中央控制器內還設有中斷反饋模塊、讀寫控制模塊以及數據壓縮模塊，所述讀寫控制模塊用于根據優先級的順序將包含有中斷請求的初始數據信息發送給中央控制器內的數據解析模塊，或者將包含有中斷請求的終態數據信息發送給數據壓縮模塊，并向所述中斷反饋模塊發送表示讀寫完成的完成指令；所述中斷反饋模塊用于將完成指令反饋給中斷優先級寄存單元。6.根據權利要求5所述的用于水下仿真系統的多功能通信裝置，其特征在于：具有若干數據解析模塊和若干數據壓縮模塊。7.一種如權利要求1所述的用于水下仿真系統的多功能通信裝置的數據轉發方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：對應于發送方通信協議的通信接口接收包含有轉發請求的初始數據信息并發送給與之對應的接口數據收發模塊，接口數據收發模塊將包含有轉發請求的初始數據信息發送給中央控制器內的中斷模塊；步驟2：中斷模塊對比優先級，發送給中央控制器內的數據解析模塊進行數據解析，并從中解析出待轉發的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉海軍，左信，梁為，馬恬然，王鑫，岳元龍，段夢蘭，
申請(專利權)人：重慶前衛科技集團有限公司，中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：重慶,50