基于KSZ8873的雙網口協議轉換模塊設計

2 軟件設計

2.1 軟件架構

　　軟件按照分層思路設計，有驅動層、適配層和應用層。如圖2所示。

　　驅動層主要完成與硬件相關的寄存器配置，從硬件寄存器接收數據，傳入適配層，或從適配層接收數據，傳給硬件寄存器。

　　適配層隔離了應用層和驅動層的耦合，實現Modbus-RTU協議、Modbus-TCP[3]和IEC104協議的解析，根據不同協議從應用層獲取相關數據，進行格式組幀后，傳入驅動層發送，或者從驅動層獲取數據幀，按照不同協議解析出有效數據，傳入應用層。

　　應用層主要完成數據存儲和映射功能，把來自于不同協議的數據進行綜合，按照一定格式進行存儲，并實時刷新。

2.2 軟件流程

　　軟件流程如圖3所示。進入主函數后依次進行MCU、驅動層、適配層和應用層的初始化工作，再進入主循環，主循環共包括3個子任務，RS232子任務、RS485子任務和網口子任務。每個子任務主要完成從驅動層接收并解析數據幀，傳入應用層;或者從應用層獲取實時數據，按照協議進行組幀后，傳入驅動層發送。

　　為了提高軟件執行效率和可靠性，采用時分方式進行子任務調度，調度時間間隔為10ms。系統使用1ms的時鐘節拍工作，進入主循環前時間計數器t清零，第10ms調用RS232子任務，第20ms調用RS485子任務，第30ms調用網口子任務，并清零時間計數器t。

3 組網模式

　　菊花鏈式的組網模式可以替代原有RS485總線。再增加一條網線，可以實現環網，起到冗余作用，提高網絡的可靠性^[5]。 如圖4所示。虛線表示增加的網線。

4 結束語

　　本文介紹了一種基于KSZ8873芯片的雙網口協議轉換模塊，能夠實現RS485/RS232總線與網口的物理層轉換，再通過軟件實現不同總線上不同協議的轉換。使用該模塊既可以替代現有RS485總線，也可以在新建系統時實現設備網絡化工作，并且能夠快速實現環網，使得網絡更加可靠，低成本和靈活配置也是其主要特點。

參考文獻：

　　[1]KSZ8873 Datesheet[M].Micrel,INC,2009

　　[2]RMII Specification[M].National,INC,1998

　　[3]Modicon Modbus Protocol [M],ABB,INC,2002

　　[4]PIC32M5XX/6XX/7XX Datesheet[M].Microchip Technology INC,2009

　　[5]王浩, 彭川虎, 王平, 等. 用于數字化變電站的嵌入式環網模塊設計[J].電測與儀表,2012,49(12):86-91