一種實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于EtherCAT (以太網(wǎng)控制自動化技術(shù))領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]EtherCAT由德國倍福公司提出，由于其具有網(wǎng)絡(luò)實時性高、拓撲結(jié)構(gòu)靈活、系統(tǒng)配置簡單等特點，目前已得到越來越多廣泛的應(yīng)用。EtherCAT采用主從式結(jié)構(gòu)，主站可以為一般的PC機?？刂浦芷趶闹髡景l(fā)出，主站發(fā)送下行電報。數(shù)據(jù)幀遍歷所有從站設(shè)備，每個設(shè)備在數(shù)據(jù)幀經(jīng)過時分析尋址到本機的報文，根據(jù)報文頭中的命令讀入數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)到報文中指定位置，并且從站硬件把該報文的工作計數(shù)器加1，表示該數(shù)據(jù)被處理。數(shù)據(jù)幀在訪問位于整個系統(tǒng)邏輯位置的最后一個從站后，該從站把經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)幀作為上行電報直接發(fā)送給主站。主站收到此上行電報后，處理返回數(shù)據(jù)，一次通信結(jié)束。
[0003]隨著EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)受到越來越多行業(yè)開發(fā)者的重視，已經(jīng)有基于EtherCAT從站產(chǎn)品面世。授權(quán)公告號為CN 202679397U的實用新型專利，公開一種實時工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，包括微處理器、控制器，所述微處理器上設(shè)有可變靜態(tài)存儲控制器，所述微處理器與所述控制器通過異步并行微處理器接口相連。所述微處理器與所述控制器之間設(shè)有鎖存器，所述鎖存器與設(shè)置于所述控制器上的并行數(shù)據(jù)接口連接。由于該專利采用鎖存器實現(xiàn)并行口的時分復用，因此增加了硬件的復雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于國產(chǎn)微處理器的實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，包括:微處理器，從站控制器，EEPROM,光耦隔離器。其中，
[0007]所述微處理器實現(xiàn)所述EtherCAT從站應(yīng)用層協(xié)議，通過SPI總線與所述從站控制器通信，響應(yīng)從站協(xié)議數(shù)據(jù)包，并通過設(shè)置通用接口數(shù)據(jù)改變現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸出。
[0008]所述從站控制器實現(xiàn)EtherCAT從站物理層及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。
[0009]所述EEPROM通過IIC總線與所述從站控制器連接，用于存儲所述從站控制器的配置數(shù)據(jù)。
[0010]所述光耦隔離器連接所述微處理器的通用接口，通過驅(qū)動電路輸出數(shù)據(jù)至現(xiàn)場。
[0011]進一步地，所述從站控制器輸出中斷請求信號至所述微處理器，所述微處理器通過此中斷信號響應(yīng)EtherCAT通信的各種協(xié)議應(yīng)用層事件中斷及時鐘同步中斷；所述從站控制器輸出兩個信號至所述微處理器，用于判斷現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸出是否有效。
[0012]進一步地，所述EEPROM通過IIC總線連接所述從站控制器，實現(xiàn)所述從站控制器工作模式配置信息的存儲。
[0013]進一步地，所述從站控制器至少提供2個通信接口，所述通信接口的物理層都采用EBUS低壓差分形式，數(shù)據(jù)流從其中一個通信接口輸入，從另一個通信接口輸出。
[0014]更進一步地，在2個EBUS低壓差分傳輸線上增加共模、差模電感。
[0015]進一步地，所述從站控制器采用ET1100或ET1200。
[0016]進一步地，所述微處理器采用SPARC V8。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018](1)本發(fā)明采用通用SPI接口實現(xiàn)微控制器與從站控制器的連接，連接方式不依賴于微控制器總線架構(gòu)，硬件實現(xiàn)簡單靈活。
[0019](2)本發(fā)明采用光耦隔離器實現(xiàn)現(xiàn)場側(cè)與系統(tǒng)側(cè)的電氣隔離，提高了從站系統(tǒng)抗電磁干擾的能力。
[0020](2)本發(fā)明通過在EBUS低壓差分傳輸線上增加共模、差模電感，提高了從站EBUS通信抗共模、差模電磁干擾的能力。
【附圖說明】
[0021]圖1為實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)的組成框圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0023]一種實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其組成框圖如圖1所示，包括:微處理器，從站控制器，EEPROM,光耦隔離器，驅(qū)動電路。
[0024]從站控制器實現(xiàn)EtherCAT從站物理層及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。從站控制器采用ET1100或ET1200，本實施例采用ET1200。ET1200的工作模式為00模式，即提供2個通信接口:port0和portl，且這兩個通信接口的物理層都采用EBUS形式(德國倍福公司使用的LVDS的數(shù)據(jù)傳輸標準)，數(shù)據(jù)流從portO輸入，從portl輸出。為提高EBUS通信抗共、差模電磁干擾的能力，在EBUS低壓差分傳輸線對上增加共模、差模電感。
[0025]微處理器用于實現(xiàn)EtherCAT從站應(yīng)用層協(xié)議。本實施例的微處理器采用國產(chǎn)SPARC V8型32位CPU，通過SPI總線與ET1200通信，并通過8路GP10控制8路現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸出。CPU通過16位數(shù)據(jù)地址總線外擴靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM和閃存只讀存儲器FLASH。
[0026]CPU通過SPI響應(yīng)ET1200從站協(xié)議數(shù)據(jù)包，并按數(shù)據(jù)包設(shè)置通用GP10數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)量的改變。CPU與ET1200之間除SPI通信接口外，還包括以下有三個信號:
[0027]SPI_IRQ中斷信號:該信號由ET1200產(chǎn)生給CPU的IRQ2中斷，是ET1200應(yīng)用層事件中斷及時鐘同步中斷信號，CPU通過此中斷信號響應(yīng)EtherCAT通信的各種應(yīng)用層事件中斷及時鐘同步中斷。
[0028]LATCH_IN\S0F和0UTVALID/WD_TRIG:這兩個信號主要用于判斷數(shù)據(jù)輸出是否有效，以保證CPU將數(shù)據(jù)輸出到GP10上并使其有效。
[0029]EEPROM通過IIC總線與從站控制器ET1200相連，實現(xiàn)ET1200工作模式配置信息。
[0030]ET1200內(nèi)部關(guān)鍵寄存器映射關(guān)系如下:通過EtherCAT主站將邏輯地址0X00200000映射給本數(shù)據(jù)從站設(shè)備，從站ET1200的FMMU (現(xiàn)場總線存儲管理單元)就開始處理此地址響應(yīng)，通過SyncManagerO將數(shù)據(jù)寫入到0X1004開始的一個字節(jié)(8位)地址內(nèi)，并產(chǎn)生應(yīng)用層事件中斷信號。CPU響應(yīng)該中斷信號，通過SPI將數(shù)據(jù)從0X1004地址讀出，并根據(jù)LATCH_IN\S0F和OUTVALID/WD_TRIG兩個信號的狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)是否有效，將數(shù)據(jù)寫到GP10 口，最終輸出到數(shù)據(jù)現(xiàn)場端子上。
[0031]光耦隔離器用于實現(xiàn)現(xiàn)場側(cè)與從站系統(tǒng)側(cè)的電氣隔離，提高從站系統(tǒng)抗電磁干擾的能力。
[0032]驅(qū)動電路與光耦隔離器連接，用于提高數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動能力。驅(qū)動電路采用M0SFET驅(qū)動器，每個通道的驅(qū)動電流可達到500mA。
[0033]本發(fā)明不限于上述實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的對上述實施方式任何顯而易見的改進或變更，都不會超出本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其特征在于包括:微處理器，從站控制器，EEPROM，光耦隔離器；其中， 所述微處理器實現(xiàn)EtherCAT從站應(yīng)用層協(xié)議，通過SPI總線與所述從站控制器通信，響應(yīng)從站協(xié)議數(shù)據(jù)包，并通過設(shè)置通用接口數(shù)據(jù)改變現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸出； 所述從站控制器實現(xiàn)EtherCAT從站物理層及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議； 所述EEPROM通過IIC總線與所述從站控制器連接，用于存儲所述從站控制器的配置數(shù)據(jù)； 所述光耦隔離器連接所述微處理器的通用接口，通過驅(qū)動電路輸出數(shù)據(jù)至現(xiàn)場。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其特征在于，所述從站控制器輸出中斷請求信號至所述微處理器，所述微處理器通過此中斷信號響應(yīng)EtherCAT通信的各種協(xié)議應(yīng)用層事件中斷及時鐘同步中斷；所述從站控制器輸出兩個信號至所述微處理器，用于判斷現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸出是否有效。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其特征在于，所述EEPROM通過IIC總線連接所述從站控制器，實現(xiàn)所述從站控制器工作模式配置信息的存儲。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其特征在于，所述從站控制器至少提供2個通信接口，所述通信接口的物理層都采用EBUS低壓差分形式，數(shù)據(jù)流從其中一個通信接口輸入，從另一個通信接口輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其特征在于，在2個EBUS低壓差分傳輸線上增加共模、差模電感。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其特征在于，所述從站控制器采用 ET1100 或 ET1200。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器采用 SPARC V8o
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實時以太網(wǎng)EtherCAT從站系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：微處理器，從站控制器，EEPROM，光耦隔離器。微處理器實現(xiàn)EtherCAT從站應(yīng)用層協(xié)議，通過SPI總線與從站控制器通信，響應(yīng)從站協(xié)議數(shù)據(jù)包，并通過設(shè)置通用接口數(shù)據(jù)改變現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸出。從站控制器實現(xiàn)EtherCAT從站物理層及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。本發(fā)明采用通用SPI接口實現(xiàn)微控制器與從站控制器的連接，連接方式不依賴于微控制器總線架構(gòu)，硬件實現(xiàn)簡單、靈活。本發(fā)明采用光耦隔離器實現(xiàn)現(xiàn)場側(cè)與從站系統(tǒng)側(cè)的電氣隔離，提高了從站系統(tǒng)抗電磁干擾的能力。
【IPC分類】H04L12/40
【公開號】CN105407026
【申請?zhí)枴緾N201510931932
【發(fā)明人】黃兵, 崔世飛, 劉駿, 任靜
【申請人】中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月15日