[发明专利]一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换装置和方法

权利要求书

1.一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换装置，所述物联网为MQTT物联网，所述现场总线为Profibus-DP现场总线，其特征在于：

所述装置包括主控芯片、物联网物理层收发器、Profibus-DP物理层收发器、Profibus-DP网络、物联网和电源；

所述主控芯片CPU通过UART口与Profibus-DP物理层收发器连接,所述Profibus-DP物理层收发器负责将UART口的电平信号转换为Profibus-DP标准要求的RS485电平；

所述主控芯片CPU通过MII接口与物联网物理层收发器连接，所述物联网物理层收发器负责将主控芯片的MII信号转换为物联网的电平信号；

所述主控芯片CPU嵌入Profibus协议栈、MQTT协议栈和嵌入式操作系统FreeRTOS，由操作系统FreeRTOS对Profibus协议栈和MQTT协议栈两个任务进行消息队列管理，实现物联网和Profibus-DP网络之间的数据交换；

所述电源为转换装置供电。

2.根据权利要求1所述的一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换装置，其特征在于：

所述主控芯片采用ARM公司Cortex-M4构架的STM32F407VGT6且自带高速的UART口。

3.根据权利要求1所述的一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换装置，其特征在于：

所述物联网物理层收发器采用NS公司的DP83848CVV。

4.根据权利要求1所述的一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换装置，其特征在于：

所述Profibus-DP物理层收发器采用AD公司支持Profibus-DP标准的隔离型RS485收发芯片ADM2486。

5.根据权利要求1所述的一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换装置，其特征在于：

所述电源为带DC-DC隔离的电源。

6.一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换方法，基于权利要求1所述的一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换装置，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1：主控芯片CPU运行FreeRTOS嵌入式实时操作系统，在主控CPU中建立Profibus-DP协议栈与MQTT协议栈，所述Profibus-DP协议栈与MQTT协议栈各作为一个任务运行；

步骤2：初始化主控芯片CPU中的Profibus-DP协议栈与MQTT协议栈；

步骤3：上位机通过MQTT协议对网关进行配置；

步骤4：启动主控芯片CPU中操作系统的任务调度器，Profibus-DP协议栈与MQTT协议栈各自开始运行。

7.根据权利要求6所述的一种MQTT物联网到Profibus-DP现场总线的转换方法，其特征在于：

步骤4中，当上位机通过物联网及物联网物理层收发器对MQTT协议栈发送更改Profibus-DP主站寄存器值的命令时，主控芯片CPU所获得的更改寄存器的值打包后通过操作系统提供的消息队列服务传递给Profibus-DP任务，由Profibus-DP任务利用Profibus-DP物理层收发器发送给接入转换装置的Profibus-DP协议从站；

同时，当Profibus-DP协议主站接收到从站反馈的数据后，将反馈数据打包通过消息队列服务传送给MQTT协议栈，进一步通过物联网物理层收发器发送到上位机，MQTT协议栈收到消息后，更新自己维持的寄存器，以供MQTT主站读取。