基于KSZ8873的双网口协议转换模块设计

2 软件设计

2.1 软件架构

　　软件按照分层思路设计，有驱动层、适配层和应用层。如图2所示。

　　驱动层主要完成与硬件相关的寄存器配置，从硬件寄存器接收数据，传入适配层，或从适配层接收数据，传给硬件寄存器。

　　适配层隔离了应用层和驱动层的耦合，实现Modbus-RTU协议、Modbus-TCP[3]和IEC104协议的解析，根据不同协议从应用层获取相关数据，进行格式组帧后，传入驱动层发送，或者从驱动层获取数据帧，按照不同协议解析出有效数据，传入应用层。

　　应用层主要完成数据存储和映射功能，把来自于不同协议的数据进行综合，按照一定格式进行存储，并实时刷新。

2.2 软件流程

　　软件流程如图3所示。进入主函数后依次进行MCU、驱动层、适配层和应用层的初始化工作，再进入主循环，主循环共包括3个子任务，RS232子任务、RS485子任务和网口子任务。每个子任务主要完成从驱动层接收并解析数据帧，传入应用层;或者从应用层获取实时数据，按照协议进行组帧后，传入驱动层发送。

　　为了提高软件执行效率和可靠性，采用时分方式进行子任务调度，调度时间间隔为10ms。系统使用1ms的时钟节拍工作，进入主循环前时间计数器t清零，第10ms调用RS232子任务，第20ms调用RS485子任务，第30ms调用网口子任务，并清零时间计数器t。

3 组网模式

　　菊花链式的组网模式可以替代原有RS485总线。再增加一条网线，可以实现环网，起到冗余作用，提高网络的可靠性^[5]。 如图4所示。虚线表示增加的网线。

4 结束语

　　本文介绍了一种基于KSZ8873芯片的双网口协议转换模块，能够实现RS485/RS232总线与网口的物理层转换，再通过软件实现不同总线上不同协议的转换。使用该模块既可以替代现有RS485总线，也可以在新建系统时实现设备网络化工作，并且能够快速实现环网，使得网络更加可靠，低成本和灵活配置也是其主要特点。

参考文献：

　　[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. 用于数字化变电站的嵌入式环网模块设计[J].电测与仪表,2012,49(12):86-91