專利名稱：一種EtherCAT協(xié)議與Profibus-DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于微處理器的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT協(xié)議與 ftx)fibUS-DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，屬于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的日益廣泛推廣，用于辦公及信息自動化的以太網(wǎng)技術(shù)開始逐漸向下延伸，直接應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備的自動化控制。EtherCAT(Ethernet for Control and Automation Technology)是一種用于工業(yè)自動化的實(shí)時(shí)、高速以太網(wǎng)通信協(xié)議。它具有傳輸容量大、傳輸速度快、時(shí)鐘同步性高、 實(shí)現(xiàn)成本低、開放性好等特點(diǎn)。它已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，是國際標(biāo)準(zhǔn)IEC/PAS6M07以及 IS01574-4的一部分。EtherCAT使用全雙工lOOMb/s以太網(wǎng)，系統(tǒng)由一個通信主站和若干從站通信節(jié)點(diǎn)組成。主站使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制器，協(xié)議和驅(qū)動程序由軟件實(shí)現(xiàn)。從站通信節(jié)點(diǎn)使用轉(zhuǎn)發(fā)器處理技術(shù)。Profibus (Process Field Bus)總線是一種比較有影響的現(xiàn)場總線技術(shù)，它符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170。Profibus-DP (Decentralized Periphery)協(xié)議是經(jīng)過優(yōu)化的高速通信連接，專為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散1/0之間通信設(shè)計(jì)。EtherCAT實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議與ftx)fibuS-DP協(xié)議是兩種不同的通信協(xié)議，因此當(dāng)自動化系統(tǒng)中同時(shí)存在EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和ftx)fibUS-DP協(xié)議時(shí)，不能直接進(jìn)行互聯(lián)通信，需要設(shè)計(jì)一種網(wǎng)關(guān)來解決這個問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，實(shí)現(xiàn)KherCAT實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議與 Profibus-DP協(xié)議的直接互聯(lián)通信。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種EtherCAT協(xié)議與ftOf ibus_DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括 EtherCAT協(xié)議收發(fā)器(PHY)、EtherCAT協(xié)議控制器、ARM中央控制器、公共數(shù)據(jù)存儲芯片， Profibus-DP主站通信模塊。所述的ARM中央控制器分別與KherCAT協(xié)議控制器和公共數(shù)據(jù)存儲芯片雙向連接；所述的KherCAT協(xié)議控制器通過KherCAT協(xié)議收發(fā)器與KherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)雙向連接；所述的ftx)fibUS-DP主站通信模塊與公共數(shù)據(jù)存儲芯片和ftOfibus 總線雙向連接。所述的ARM中央控制器可以是以下三種之一a. ARM7嵌入式處理器，包含32位的RISC處理器的ARM7處理器內(nèi)核；b. ARM9嵌入式處理器，包含32位的RISC處理器的ARM9處理器內(nèi)核；c.其他ARM系列嵌入式處理器。所述ARM中央控制器分別與ARM中央控制器外圍電路6、配置信息存儲器7、數(shù)據(jù)存儲器8、程序存儲器9、顯示10相連。
3[0013]本實(shí)用新型的有益效果是，提出一種EtherCAT協(xié)議與ftx)fibuS — DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，解決EtherCAT實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議與ftx)fibuS — DP協(xié)議通信互聯(lián)轉(zhuǎn)換的問題；使用ARM系列嵌入式處理器作為中央控制器，實(shí)現(xiàn)簡單，功能全面，運(yùn)行穩(wěn)定，成本低廉
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圖1是本實(shí)用新型的基本架構(gòu)和工作原理；圖2是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)。圖中1. EtherCAT協(xié)議收發(fā)器，2. EtherCAT協(xié)議控制器，3. ARM中央控制器，4.公共數(shù)據(jù)存儲芯片，5. Profibus-DP主站通信模塊，6. ARM中央控制器外圍電路，7.配置信息存儲器，8.數(shù)據(jù)存儲器，9.程序存儲器，10.顯示。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，一種EtherCAT協(xié)議與 Profibus-DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，包括EtherCAT協(xié)議收發(fā)器1、EtherCAT協(xié)議控制器2、 ARM中央控制器3、公共數(shù)據(jù)存儲芯片4 Jrofibus-DP主站通信模塊5。所述的ARM中央控制器3分別與EtherCAT協(xié)議控制器2和公共數(shù)據(jù)存儲芯片4雙向連接；所述的EtherCAT 協(xié)議控制器2通過KherCAT協(xié)議收發(fā)器1與KherCAT工業(yè)以太網(wǎng)雙向連接；所述的 Profibus-DP主站通信模塊5與公共數(shù)據(jù)存儲芯片4和ftx)fibUS總線雙向連接。本實(shí)用新型的通信方法，包括EtherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ibus_DP協(xié)議數(shù)據(jù)的方法和ibus-DP協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成EtherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)的方法，具體包括以下步驟EtherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ftx)fibuS-DP協(xié)議數(shù)據(jù)=EtherCAT協(xié)議收發(fā)器1將接收的KherCAT數(shù)據(jù)發(fā)送至KherCAT協(xié)議控制器2 ；EtherCAT協(xié)議控制器2根據(jù)KherCAT 協(xié)議規(guī)定，接收EtherCAT數(shù)據(jù)幀；ARM中央控制器3讀取EtherCAT協(xié)議控制器2中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理，生成ftx)fibUS-DP協(xié)議數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)寫入公共數(shù)據(jù)存儲芯片4 ； Profibus-DP主站通信模塊5讀取ARM中央控制器3寫入公共數(shù)據(jù)存儲芯片4中的數(shù)據(jù)，根據(jù)ftx)fibuS-DP協(xié)議的規(guī)定，經(jīng)過編碼生成ftx)fibuS-DP數(shù)據(jù)幀，發(fā)送到ftOfibus總線。Profibus-DP協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成KherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)frofibus_DP主站通信模塊5 接收ftOfibus總線的數(shù)據(jù)幀，根據(jù)ftx)fibUS-DP協(xié)議規(guī)定，將接收到的數(shù)據(jù)寫入公共數(shù)據(jù)存儲芯片4 ；ARM中央控制器3讀取公共數(shù)據(jù)存儲芯片4中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過邏輯運(yùn)算處理，生成 EtherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)寫入KherCAT協(xié)議控制器2 ；EtherCAT協(xié)議控制器2根據(jù) EtherCAT協(xié)議的規(guī)定，讀取ARM中央控制器3寫入EtherCAT協(xié)議控制器2中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過編碼生成EtherCAT數(shù)據(jù)幀；EtherCAT協(xié)議收發(fā)器1接收EtherCAT協(xié)議控制器2的數(shù)據(jù)幀并發(fā)送到KherCAT工業(yè)以太網(wǎng)。結(jié)合圖1和圖2對本實(shí)用新型的電路及其工作原理做進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的電路包括KherCAT協(xié)議控制電路，Prof ibus_DP協(xié)議控制電路，ARM中央控制器3及其外圍接口電路。具體電路分類如下如圖1所示=EtherCAT協(xié)議控制電路是KherCAT工業(yè)以太網(wǎng)和ARM中央控制器 3接口的主要控制電路，主要包括EtherCAT協(xié)議收發(fā)器1，EtherCAT協(xié)議控制器2和其與
4ARM中央控制器3的接口電路。ARM中央控制器3通過標(biāo)準(zhǔn)的總線讀寫來控制EtherCAT協(xié)議控制器2發(fā)送或接收EtherCAT的數(shù)據(jù)，EtherCAT協(xié)議控制器2負(fù)責(zé)總線的監(jiān)視和管理、 發(fā)送或接收數(shù)據(jù)、編碼或解碼數(shù)據(jù)幀。EtherCAT協(xié)議收發(fā)器1負(fù)責(zé)將收發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合EtherCAT物理層規(guī)定的電信號，同時(shí)對EtherCAT的協(xié)議控制電路進(jìn)行隔離和保護(hù)。Profibus-DP協(xié)議控制電路是ftOfibus總線和ARM中央控制器3接口的主要控制電路，主要包括ibus-DP主站通信模塊5，公共數(shù)據(jù)存儲芯片4和其與ARM中央控制器 3的接口電路。ARM中央控制器3通過標(biāo)準(zhǔn)的總線讀寫公共數(shù)據(jù)存儲芯片4中的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)與ibus-DP主站通信模塊5之間的數(shù)據(jù)交換。ibus-DP主站通信模塊5負(fù)責(zé) Profibus總線的監(jiān)視和管理、發(fā)送或接收數(shù)據(jù)、編碼或解碼數(shù)據(jù)幀，負(fù)責(zé)將收發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合ftOfibus - DP協(xié)議物理層規(guī)定的電信號，同時(shí)對ftx)fibuS-DP協(xié)議控制電路進(jìn)行隔離和保護(hù)。如圖2所示ARM中央控制器3及其外圍電路實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)的中央控制功能，主要包括ARM中央控制器3、ARM中央控制器外圍電路6、配置信息存儲器7、數(shù)據(jù)存儲器8、程序存儲器9、顯示10。ARM系列處理器內(nèi)核是32位的RISC處理器，支持Thumb (16位)/ARM (32 位)雙指令集，主要負(fù)責(zé)運(yùn)行用戶的應(yīng)用程序。程序存儲器9由非易失性閃存(FLASH)或非易失鐵電存儲器(F-RAM)組成，永久保存應(yīng)用程序；數(shù)據(jù)存儲器8由同步動態(tài)隨即訪問存儲器(SDRAM)組成，用于代碼運(yùn)行時(shí)的內(nèi)存分配及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲。配置信息存儲器7由非易失鐵電存儲器(F-RAM)組成，存儲總線配置信息數(shù)據(jù)、用戶配置信息及用戶需永久保存的數(shù)據(jù)信息。用戶可以通過編程工具進(jìn)行應(yīng)用存儲器的編寫和編譯，生成二進(jìn)制代碼文件后， 通過網(wǎng)絡(luò)接口、串口或JTAG接口下載至程序存儲器9中，ARM中央控制器3將自動加載并執(zhí)行用戶應(yīng)用程序，對總線進(jìn)行邏輯處理，并進(jìn)行管理及顯示10等其他功能。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界。
權(quán)利要求1.一種EtherCAT協(xié)議與ftx)fibuS-DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括EtherCAT協(xié)議收發(fā)器、EtherCAT協(xié)議控制器、ARM中央控制器、公共數(shù)據(jù)存儲芯片、 Profibus-DP主站通信模塊，所述ARM中央控制器分別與KherCAT協(xié)議控制器和公共數(shù)據(jù)存儲芯片雙向連接；所述的KherCAT協(xié)議控制器通過KherCAT協(xié)議收發(fā)器與KherCAT工業(yè)以太網(wǎng)雙向連接；所述的I^rofibus-DP主站通信模塊與公共數(shù)據(jù)存儲芯片和ftOfibus總線雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EtherCAT協(xié)議與ibus_DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述ARM中央控制器為以下三種之一a.ARM7嵌入式處理器，包含32位的RISC處理器的ARM7處理器內(nèi)核；b.ARM9嵌入式處理器，包含32位的RISC處理器的ARM9處理器內(nèi)核；c.其他ARM系列嵌入式處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EtherCAT協(xié)議與ibus_DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述ARM中央控制器分別與ARM中央控制器外圍電路、配置信息存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、顯示相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種EtherCAT協(xié)議與Profibus-DP協(xié)議通信轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，所述的網(wǎng)關(guān)包括EtherCAT協(xié)議控制器、EtherCAT收發(fā)器、ARM中央控制器、公共數(shù)據(jù)存儲芯片、Profibus-DP主站通信模塊。ARM中央控制器分別與EtherCAT協(xié)議控制器和公共數(shù)據(jù)存儲芯片雙向連接；EtherCAT協(xié)議控制器通過EtherCAT協(xié)議收發(fā)器與EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)雙向連接；Profibus-DP主站通信模塊與公共數(shù)據(jù)存儲芯片和Profibus總線雙向連接。本實(shí)用新型通過ARM中央控制器實(shí)現(xiàn)了EtherCAT協(xié)議控制器與Profibus-DP主站通信模塊的數(shù)據(jù)交換，解決了EtherCAT實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議與Profibus-DP協(xié)議通信互聯(lián)轉(zhuǎn)換的問題。
文檔編號H04L12/66GK202206415SQ20112030811
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者王丹麟, 謝李丹, 鄔東曉, 鹿海霞 申請人:國電南京自動化股份有限公司