一種多埠多網絡協議轉換器的製作方法
2023-09-21 04:19:05 4
專利名稱：一種多埠多網絡協議轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及工業控制領域，具體涉及一種工業現場應用的多埠多網絡協議轉換
O
背景技術：
在工業生產和自動化技術中，現場總線通信系統的應用日益廣泛。現場總線是工廠底層設備之間的通信網絡。現場設置的執行用戶設備，如數控裝置、伺服驅動器、I/O模塊、傳感器等通過現場總線互聯，形成一個網絡化、數位化、全開放和全分布的自動控制系統。2007年，國際電工委員會發布第四版IEC61158現場總線標準，採納了 20種總線作為國際標準。不同現場總線有不同的應用領域，沒有一種適用所有控制領域的現場總線標準。各現場總線協議之間不完全兼容，導致不同現場總線協議上的用戶設備不能直接通信。 常見的方法是採用工控機加現場總線接口卡來實現總線通信。這種方案成本高，開發周期長。中國專利文獻CN101741819. A提出了一種工業控制網絡與乙太網轉換的網關裝置該發明提出了一種在應用層實現不同協議轉換的方法。通過一個協議轉換模塊，將工業控制網絡轉換為IPv6，或者將乙太網數據包轉換為工業控制網絡協議數據包。通過在應用層構造不同功能組件，達到協議轉換目的。在工業自動化某些領域，如數控裝置，伺服驅動器，這些設備對數據實時性要求高，傳輸數據量大。通過軟體實現協議轉換速度慢，無法滿足強實時、高速度要求。中國專利文獻CN201174706.Y提出了一種利用FPGA實現乙太網串口轉換的裝置 該設備基於FPGA技術，將工業設備中廣泛應用的串口現場總線RS232/422/485數據接口標準與標準乙太網進行互相轉換。利用FPGA內部的32位軟核CPU及相關外圍電路，完成乙太網與串口的自動轉換。這種利用軟硬體資源設計的協議轉換器，具有較高的實時性，但其功能較簡單，只實現了單一的乙太網和串口的轉換，不支持多種協議轉換。目前在現場總線領域，廣泛應用的總線有CAN，EtherCAT, PROFINET, DeviceNet, SERCOS III。不同的現場總線傳輸介質不一樣，如EtherCAT，PROFINET，NCUC-BUS傳輸介質為雙絞線或光纖，標準乙太網支持雙絞線。不同傳輸介質對應不同的硬體接口電路。為實現協議轉換，需要為不同的總線設計不同的硬體接口電路，增加了成本。
發明內容
本發明提供的一種多埠多網絡協議轉換器，它能夠實現常用協議互相轉換，具備通用的硬體接口電路，具有高速度、強實時性通信特點。為達到上述目的，本發明提供的一種多埠多網絡協議轉換器，其特徵在於，它包括主控制器、輔控制器、外部RAM、外圍電路和至少二個協議埠 ；主控制器與輔控制器相連，用於系統監控，實現網絡協議轉換，並向輔控制器提供協議和埠配置信號；輔控制器與主控制器相連，用於實現數據鏈路層功能，完成數據鏈路的建立、拆除，實現數據的檢錯和糾錯功能；外部RAM為片外存儲器，與所述主控制器和輔控制器相連，用於為協議分配固定的用於數據發送和接收緩存的存儲區，為協議數據交換提供空間；外圍電路為系統輔助電路，用於為控制器和網絡通信晶片提供工作時鐘，為控制器提供調試接口，並為整個系統供電；各協議埠的一端均與所述輔控制器相連，另一端均用於與用戶設備相連；根據協議轉換要求協議埠被定義為源協議埠和目標協議埠。轉換器上電後完成初始化工作，然後進入運行狀態，按照下述過程實現協議轉換處理①源協議埠接收用戶設備數據，輔控制器處理數據，去除數據幀頭和控制信息， 將源協議有效數據放入輔控制器內部對應的數據接收緩衝區；②數據接收完成後，主控制器根據預先設定的優先級順序依次讀取輔控制器內部對應的數據接收緩衝區的源協議有效數據，並放入外部RAM預先分配的數據接收緩衝區中；③按照設定的優先級順序，主控制器讀取外部RAM的數據接收緩衝區數據，依次將目標協議的幀頭數據和外部RAM數據接收緩衝區的數據放入外部RAM分配的目標協議埠的發送緩衝區；根據目標協議埠邏輯地址，查找路由表，產生發送使能信息給輔控制器；④輔控制器接收到發送使能信息，讀取外部RAM的數據發送緩衝區數據，將數據發送至目標協議埠，完成一次協議轉換過程。本發明利用硬體電路和軟體程序相結合的處理方法實現多種協議互相轉換，整個轉換過程在網絡協議的物理層和數據鏈路層完成。本發明支持多種協議同時在線互相轉換。根據應用要求動態配置源網絡協議和目標網絡類型，源網絡協議埠和目標網絡協議埠數量，完成源網絡協議向目標網絡協議的轉換，實現不同協議之間通信的無縫連接。具體而言，本發明具有以下有益效果1)本發明實現了不同網絡協議之間的通信轉換，解決了不同類別網絡的互聯問題；2)為多種協議之間的相互通信提供了一種高效實時的處理方法，實現了多協議轉換的通用性；3)使用硬體電路和軟體編程結合的方法，提高了數據傳輸速率，減少了通信延時。
圖1為多埠多網絡協議轉換器連接示意圖；圖2為多埠多網絡協議轉換器硬體結構框圖；圖3為多埠多網絡協議轉換器協議轉換組分組示意圖；圖4為多埠多網絡協議轉換器軟體模塊示意圖；圖5為多埠多網絡協議轉換器實施例連接示意5
圖6為NCUC-BUS協議數據報文格式；圖7為多埠多網絡協議轉換器實施例硬體結構圖；圖8為多埠多網絡協議轉換器實施例工作流程圖。具體實現方式下面結合具體實例和附圖，對本發明進行詳細說明。圖1為本發明多埠多網絡協議轉換器結構示意圖。用戶設備為外部輸入輸出設備，如工控機，數控裝置，伺服驅動器，現場總線儀表等。當不同的用戶設備使用不同的網絡協議進行通信時，多埠多協議轉換器將輸入設備的協議轉換為輸出設備的協議，保證設備之間的通信是透明的。為此，定義源協議為需要轉換的網絡協議，即輸入協議；目標協議為需要得到的網絡協議，即輸出協議。圖2為本發明的硬體結構框圖。本發明提供的多埠多網絡協議轉換器包括主控制器1，輔控制器2，外部RAM3，外圍電路4和協議埠 51、52、53……5η，η為大於等於2的
正整數。主控制器1，一端與所述輔控制器2相連，用於系統監控，實現網絡協議轉換，並向輔控制器2提供協議和埠配置信號。主控制器1的軟體模塊如圖4所示，包括系統初始化模塊11，協議轉換模塊12，路由選擇模塊13，系統管理模塊14和網絡管理模塊15。系統初始化模塊11用於在系統上電後完成初始化工作，包括配置源協議和目標協議類型，源協議埠和目標協議埠數量，向輔控制器2中的寄存器模塊寫入用於表示源協議和目標協議類型的寄存器值，源協議埠邏輯地址和目標協議埠邏輯地址，確定協議轉換組工作優先級。協議埠邏輯地址是用於區分多埠多網絡協議轉換器的不同埠規定的地址編號，協議轉換組表示一個源協議轉換為一個目標協議的分組集合。協議轉換模塊12用於完成不同協議轉換組之間的轉換。不同的協議轉換組對應不同的轉換方式，協議轉換模塊包括多個協議轉換子模塊，分別對應不同的協議轉換組。通過分析源協議埠接收的數據格式，去除數據幀頭信息，提取有效數據，將數據封裝為目標協議數據幀格式，交給路由選擇模塊。路由選擇模塊13接收協議轉換模塊的數據，並根據路由表選擇數據發送的目標協議埠邏輯地址，發送數據。路由選擇模塊的路由表存儲了各個埠的邏輯地址，同時管理各協議轉換組的數據發送和接收緩衝。系統管理模塊14用於對埠進行配置和管理，監測各個埠的工作狀態，包括埠連接狀態，埠關閉和啟用，以及埠邏輯地址分配。網絡管理模塊15用於實現網絡協議的管理幀處理，如TCP/IP協議中ARP應答， Ping測試，TCP的三次握手建立連接等。輔控制器2，一端與所述主控制器1相連，用於實現數據鏈路層功能，完成數據鏈路的建立、拆除，實現數據的檢錯、糾錯功能。輔控制器2軟體模塊如圖4所示，包括鏈路層接口模塊21，RAM地址管理模塊22， 寄存器模塊23和內部RAM模塊24。
鏈路層接口模塊21接收各埠的通用報文，並把有效數據放入埠對應的接收緩衝區。根據主控制器1的發送控制信息，鏈路層接口模塊發送目標協議埠數據報文，並完成接收數據和發送數據校驗。RAM地址管理模塊22用於為輔控制器2內部RAM模塊24的數據接收緩衝區產生控制和地址信號；為外部RAM3數據接收緩衝區和發送緩衝區產生控制和地址信號。寄存器模塊23用於存儲協議轉換相關寄存器設定值，寄存器包括網絡協議類型寄存器，工作狀態寄存器，輸入寄存器和輸出寄存器。內部RAM模塊24用於完成輔控制器內的數據接收緩衝。輔控制器2內部有內嵌的RAM，根據功能要求，將內部RAM模塊劃分為與協議埠對應的數據接收緩衝區。外部RAM3為片外存儲器，與所述主控制器1和輔控制器2相連，用於為協議分配固定的用於數據發送和接收緩衝的存儲區，為協議數據交換提供空間。外圍電路4為系統輔助電路，包括時鐘41，外設接口 42，電源43。時鐘41用於為控制器和網絡通信晶片提供工作時鐘，外設接口 42為控制器的調試接口，電源43用於為整個系統供電。協議埠 5，一端與所述輔控制器2相連，另一端與所述用戶設備相連。根據協議轉換要求可將協議埠 5定義為源協議埠和目標協議埠，本發明支持EtherCAT， SERCOS III,NCUC-BUS,TCP/IP協議互相轉換。根據現場應用要求，可以動態配置源協議埠和目標協議埠的數量，協議埠最大容量為6個，最小容量為2。協議轉換分為12個協議轉換組，最多可支持3個協議轉換組同時工作。轉換組如圖3所示。源協議埠和目標協議埠個數可根據應用要求在允許的範圍內配置。協議埠 5由網絡接口和網絡通信晶片組成。網絡接口，一端與所述網絡通信晶片相連，另一端與所述用戶設備相連，用於數據發送和數據接收。網絡接口根據各自的協議傳輸介質類型及現場應用要求配置對應的硬體接口電路。傳輸介質有雙絞線、光纖、同軸電纜等類型，分別對應RJ45，多模光纖模塊，同軸電纜接頭。網絡通信晶片，一端與所述輔控制器2相連，為物理層通信晶片，用於信號編碼和解碼，具有編碼、解碼輸入輸出的作用。前面描述了多埠多網絡協議轉換器的硬體結構，下面介紹具體的實現方法第一步初始化。轉換器上電後完成初始化工作，包括所述兩個控制器的寄存器初始化，存儲器，網絡通信晶片初始化。配置源協議和目標協議類型，源協議埠和目標協議
埠數量。第二步進入運行狀態，實現協議轉換處理。具體包括1)源協議埠接收用戶設備數據，輔控制器處理數據，去除數據幀頭和控制信息， 將源協議有效數據放入輔控制器內部對應的數據接收緩衝區。輔控制器是一種利用硬體電路處理數據的器件，支持並行處理，所以它可以同時實現多種協議轉換。2)數據接收完成後，主控制器根據預先設定的優先級順序依次讀取輔控制器內部對應的數據接收緩衝區的源協議有效數據，並放入外部RAM預先分配的數據接收緩衝區中。設定優先級的目的是避免同時讀取多個源協議埠數據導致訪問衝突。3)按照設定的優先級順序，主控制器讀取外部RAM的數據接收緩衝區數據，依次將目標協議的幀頭數據和外部RAM數據接收緩衝區的數據放入外部RAM分配的目標協議埠的發送緩衝區。根據目標協議埠邏輯地址，查找路由表，產生發送使能信息給輔控制
ο4)輔控制器接收到發送使能信息，讀取發送緩衝區數據，將數據發送至目標協議埠。完成一次協議轉換過程。下面結合具體實例，以NCUC-BUS現場總線協議和乙太網使用的TCP/IP協議互相轉換為例，並參考附圖，對本發明進行詳細說明。NCUC-BUS現場總線工作在主從模式，連接示意圖如圖5所示。本實例配置 NCUC-BUS協議埠為五個，TCP/IP協議埠即乙太網埠為1個。定義主導總線上數據傳輸的控制單元稱為主站，如數控裝置；被動執行數據傳輸的控制單元稱為從站，它們只允許被動響應主站要求確認的收到信號或者直接轉發信號，如數控系統中的伺服驅動器。NCUC-BUS協議數據報文格式如圖6所示，每幀數據包含8個字節幀界，6位元組源 MAC源地址(主站MAC)，6位元組MAC目的地址(從站MAC)，2個字節數據長度，2個字節幀類型標識，2個字節上周期主站幀發送和接收時刻差，2個字節主站幀發送時刻，可配置的η字節從站數據，4個字節的校驗位。圖7為本實例的原理圖。本發明硬體部件包括主控制器1，輔控制器2，外部RAM3， 外圍電路4和六個協議埠 5，。主控制器1通常採用DSP，用於執行系統監控管理，完成NCUC-BUS和TCP/IP協議的互相轉換。輔控制器2通常採用FPGA，用於完成數據鏈路的建立、拆除，實現數據的檢錯、糾錯功能。外部RAM3為片外存儲器，與所述主控制器1和輔控制器2相連，用於為協議分配固定的用於數據發送和接收緩存的存儲區，為協議數據交換提供空間。外圍電路4為系統輔助電路，包括時鐘41，外設接口 42，電源43。時鐘41用於為控制器和網絡通信晶片提供工作時鐘，外設接口 42是控制器的調試接口，電源43為整個系統供電。協議埠 5，一端與所述輔控制器2相連，另一端用於與所述用戶設備相連，用於數據發送和接收。本實例包括五個光纖埠和一個RJ45埠，每個埠包含網絡通信晶片和網絡接口。光纖埠傳輸的協議是NCUC-BUS，RJ45埠傳輸的協議是TCP/IP。網絡通信晶片為物理層晶片，與所述輔控制器2相連，完成輸入輸出信號編碼、解碼，具有編碼、解碼輸入輸出的作用。網絡接口為用戶設備物理連接接口，一端與用戶設備相連，構成協議通信物理連接，用於發送和接收網絡信號。五個光纖埠中51 —端與所述用戶設備主站相連，52，53，54，55與所述用戶設備從站相連。主站與從站的網絡接口為多模光纖模塊。傳輸介質為光纖，通信速度為100Μ。多模光纖模塊採用1X9多模收發一體模塊，每個光纖模塊具有發送和接收兩路多模光纖傳輸路徑，採用光纖作為信息傳輸介質，光信號作為信息傳輸載體。RJ45埠 56為乙太網接口，網絡接口包含網絡變壓器和RJ45接口。網絡變壓器一端與網絡通信晶片相連，完成信號傳輸、阻抗匹配、信號雜波抑制和電壓隔離功能。RJ45 接口一端與遠程終端PC相連，用於發送和接收網絡信號，通信介質為雙絞線。
實例中還包括控制總線，主控制器1、輔控制器2和外部RAM3通過一控制總線相連；主控制器1 和輔控制器2通過另一控制總線相連。地址總線，主控制器1、輔控制器2和外部RAM3通過共用的地址總線相連。數據總線，主控制器1、輔控制器2和外部RAM3通過共用的數據總線相連。本實例中，互相轉換的協議是NCUC-BUS現場總線協議和TCP/IP協議，即實現 NCUC-BUS協議數據報文和TCP/IP協議數據報文的相互轉換，其實現流程如圖8所示。第一步系統初始化。系統上電後，完成初始化工作。根據配置要求指定兩種協議轉換組，第一組將源協議配置為NCUC-BUS協議，目標協議配置為TCP/IP協議，配置源協議埠數為5個，埠邏輯地址為1，2，3，4，5。配置目標協議埠數為1個，埠邏輯地址為6。第二組將源協議配置為TCP/IP協議，目標協議配置為NCUC-BUS協議，源協議埠數為1個，埠邏輯地址為 6。目標協議埠數為5個，埠邏輯地址為1，2，3，4，5。多埠多協議轉換器同時只有一組協議需要轉換，所以，不需要設定轉換優先級。轉換組為圖3中的第三組和第十組。第二步進入運行狀態，實現協議轉換處理。具體流程如下(一)源協議埠接收數據。根據中斷信息對接收到的數據進行判斷，若是 NCUC-BUS中斷，則執行(二 )；若是TCP/IP中斷，則執行(三)。( 二)接收到NCUC-BUS協議數據，調用鏈路層接口模塊。NCUC-BUS協議數據幀是一種集總幀，即主站發出的一幀數據包含所有從站數據。主站發出一幀數據至所有從站，從站返回數據按照原來的數據格式組成新一幀數據發送到主站。FPGA鏈路層接口模塊處理每一幀主站發送的數據和接收的數據，去除數據幀頭和控制信息，調用RAM地址管理模塊將從站數據放入FPGA內部RAM對應的數據接收緩衝區。1)數據接收完成後，FPGA產生一個高電平中斷給DSP。DSP檢測到中斷信息，讀取 FPGA表示協議類型的寄存器，然後把內部RAM數據接收緩衝區的數據，放入外部RAM預先分配的數據接收緩衝區。2)完成數據從FPGA內部RAM到外部RAM的轉移後，DSP協議轉換模塊將TCP/IP 的幀頭數據和外部RAM接收緩衝區的NCUC-BUS有效數據放入外部RAM預先分配的TCP/IP 發送緩衝區。路由選擇模塊根據預先設定的目標協議埠即TCP/IP埠邏輯地址6，查找路由表，產生發送信息給FPGA，向輸出寄存器寫入埠邏輯地址，數據長度，發送使能等數據。3)FPGA接收到發送信息，讀取輸出寄存器，將TCP/IP協議數據從6號埠發送出去。4)完成一次NCUC-BUS協議和TCP/IP協議轉換，等待下一幀NCUC-BUS數據。(三)接收到TCP/IP協議數據，調用鏈路層接口模塊。FPGA鏈路層接口模塊去除幀頭信息，利用RAM地址管理模塊將有效數據放入FPGA內部RAM對應的數據接收緩衝區。1)數據接收完成後，FPGA產生一個高電平中斷給DSP。DSP檢測到中斷信息，讀取 FPGA表示協議類型的寄存器，然後把內部RAM數據接收緩衝區的數據，放入外部RAM預先分配的數據接收緩衝區。2) DSP讀取數據過程中，判斷TCP/IP數據幀是管理幀還是數據幀。若是管理幀，則調用網絡管理模塊。對ARP請求，ping測試，TCP連接請求等管理信息進行應答處理。若是數據幀，調用協議轉換模塊，將NCUC-BUS的幀頭數據和外部RAM接收緩衝區的TCP/IP有效數據放入外部RAM預先分配的NCUC-BUS發送緩衝區。路由選擇模塊根據預先設定的目標協議埠查找路由表，產生發送信息給FPGA，向輸出寄存器寫入埠邏輯地址，數據長度， 發送使能等數據。3) FPGA接收到發送信息，讀取輸出寄存器，將NCUC-BUS協議數據發送到指定目標協議埠。4)完成一次NCUC-BUS協議和TCP/IP協議轉換，等待下一幀TCP/IP數據。本發明不僅局限於上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據實施例和附圖公開內容，可以採用其他多種具體的實施方式。因此，凡是採用本發明的設計結構和思路，做一些簡單的變化或者更改的設計，都落入本發明保護的範圍。
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權利要求
1. 一種多埠多網絡協議轉換器，其特徵在於，它包括主控制器(1)、輔控制器(2)、外部RAM (3)、外圍電路(4)和至少二個協議埠( 5)；主控制器(1)與輔控制器(2)相連，用於系統監控，實現網絡協議轉換，並向輔控制器 (2)提供協議和埠配置信號；輔控制器(2)與主控制器(1)相連，用於實現數據鏈路層功能，完成數據鏈路的建立、 拆除，實現數據的檢錯和糾錯功能；外部RAM (3)為片外存儲器，與所述主控制器(1)和輔控制器(2)相連，用於為協議分配固定的用於數據發送和接收緩衝的存儲區，為協議數據交換提供空間；外圍電路(4)為系統輔助電路，用於為控制器和網絡通信晶片提供工作時鐘，為控制器提供調試接口，並為整個系統供電；各協議埠(5)的一端均與所述輔控制器(2)相連，另一端均用於與用戶設備相連；根據協議轉換要求協議埠(5)被定義為源協議埠和目標協議埠。
2.根據權利要求1所述的多埠多網絡協議轉換器，其特徵在於，主控制器(1)內設置有系統初始化模塊(11)，協議轉換模塊(12)，路由選擇模塊(13)，系統管理模塊(14)和網絡管理模塊(15);系統初始化模塊(11)用於在系統上電後完成初始化工作，包括配置源協議和目標協議類型，源協議埠和目標協議埠數量，向輔控制器(2 )中的寄存器模塊寫入用於表示源協議和目標協議類型的寄存器值，源協議埠邏輯地址和目標協議埠邏輯地址，確定協議轉換組工作優先級；協議轉換模塊(12)用於完成不同協議轉換組之間的轉換；它通過分析源協議埠接收的數據格式，去除數據幀頭信息，提取有效數據，將數據封裝為目標協議數據幀格式，交給路由選擇模塊；路由選擇模塊(13)接收協議轉換模塊的數據，並根據路由表選擇數據發送的目標協議埠邏輯地址，發送數據；路由選擇模塊的路由表存儲了各個埠的邏輯地址，同時管理各協議轉換組的數據發送和接收緩衝；系統管理模塊(14)用於對埠進行配置和管理，監測各個埠的工作狀態； 網絡管理模塊(15)用於實現網絡協議的管理幀處理。
3.根據權利要求1所述的多埠多網絡協議轉換器，其特徵在於，輔控制器(2)內設置有鏈路層接口模塊(21)，RAM地址管理模塊(22)，寄存器模塊(23)和內部RAM模塊(24);鏈路層接口模塊(21)接收各埠的通用報文，並把有效數據放入埠對應的接收緩衝區；根據主控制器(1)的發送控制信息，鏈路層接口模塊發送目標協議埠數據報文，並完成接收數據和發送數據校驗；RAM地址管理模塊(22)為輔控制器(2)內部RAM模塊(24)的數據接收緩衝區產生控制和地址信號；為外部RAM (3)協議數據接收緩衝區和發送緩衝區產生控制和地址信號；寄存器模塊(23)用於存儲協議轉換相關寄存器設定值，寄存器包括網絡協議類型寄存器，工作狀態寄存器，輸入寄存器和輸出寄存器；內部RAM模塊(24)作為數據接收緩衝區，用於完成輔控制器內的接收數據緩存。
4.根據權利要求1所述的多埠多網絡協議轉換器，其特徵在於，協議埠(5)由網絡接口和網絡通信晶片組成；網絡接口一端與所述網絡通信晶片的一端相連，另一端與所述用戶設備相連，用於數據發送和數據接收；網絡接口根據各自的協議傳輸介質類型及現場應用要求配置對應的硬體接口電路；網絡通信晶片另一端與所述輔控制器(2)相連，用於信號編碼和解碼，具有編碼、解碼輸入輸出的作用。
全文摘要
本發明公開了一種多埠多網絡協議轉換器，包括主控制器，輔控制器，RAM，外圍電路和至少二個協議埠；主控制器與輔控制器相連，用於系統監控，實現網絡協議轉換，並向輔控制器提供協議和埠配置信號；輔控制器與主控制器相連，用於實現數據鏈路層功能，完成數據鏈路的建立、拆除，實現數據的檢錯和糾錯功能；RAM為協議數據交換提供空間。本發明利用硬體電路和軟體程序相結合的處理方法實現多種協議互相轉換，整個轉換過程在網絡協議的物理層和數據鏈路層完成。本發明支持多種協議同時在線互相轉換。根據應用要求動態配置源網絡協議和目標網絡類型，源網絡協議埠和目標網絡協議埠數量，完成源網絡協議向目標網絡協議的轉換，實現不同協議之間通信的無縫連接。
文檔編號H04L29/06GK102170430SQ20111007245
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者唐小琦, 唐玉枝, 夏亮, 宋寶, 尹玲, 張翊誠, 王翰, 陳天航, 陳明 申請人:華中科技大學, 武漢華中數控股份有限公司