工业通讯三网合一装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种工业通讯三网合一装置及其工作方法，包括以太网接口、FPGA芯片以及控制芯片，FPGA芯片一端与以太网接口连接，另一端与控制芯片连接；FPGA芯片包括以太网PHY驱动模块、以太网底层协议栈模块、三网专用协议栈模块以及用户数据接口模块；本发明专利技术将终端设备接入PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT这三种工业网络，解决了三种通讯方式需要研发三种不同方案的问题，不仅流程简单而且极大的降低了用户的研发成本、生产成本。

【技术实现步骤摘要】
工业通讯三网合一装置及其工作方法
本专利技术属于工业通讯
，具体涉及一种工业通讯三网合一装置及其工作方法。
技术介绍
随着科技的发展，以太网技术在工业场合得到了发展和使用。工业以太网如同其名，指的是应用于工业配置的以太网，它们通常需要更稳定可靠的连接器、电缆，以及更高的确定性，确定性最为重要。而为了获得更高的确定性，工业以太网在使用以太网时，会使用专用协议，目前较受欢迎的工业以太网协议包括：PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT。相关技术中，业界主要使用的方案是：以三种通讯方式各自的技术供应商提供基于芯片的硬件解决方案，用户需要针对三种通讯方式购买三种不同的芯片，设计三种不同的软、硬件产品，以实现销售。比如一个生产编码器的厂家，如果希望对用户提供具有以上三种通讯方式的产品，则该编码器厂家需要做分别购买：PROFINET芯片、EtherNet/IP芯片、EtherCAT芯片的开发包，进行软、硬件开发，设计成为产品，测试完成后推向市场；也就是说，用户需要针对三种通讯方式购买三种不同的芯片，设计三种不同的软、硬件产品，以实现销售，采用这种方式不仅流程繁琐且研发成本及生产成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工业通讯三网合一装置及其工作方法，以解决现有技术中的通讯方式流程繁琐且研发成本及生产成本高的问题。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种工业通讯三网合一装置，包括：以太网接口、FPGA芯片以及控制芯片，所述FPGA芯片一端与所述以太网接口连接，另一端与所述控制芯片连接；所述FPGA芯片包括：以太网PHY驱动模块，用于连接以太网接口并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块；以太网底层协议栈模块，用于对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块；三网专用协议栈模块，用于对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块；用户数据接口模块，用于将第二内部数据块发送至控制芯片。进一步的，所述FPGA芯片还包括：网络变压器，用于隔离外部干扰信号；所述网络变压器一端与所述以太网接口连接，另一端与所述以太网PHY驱动模块连接。进一步的，所述将网络电平信号整合成数据包，包括：将网络电平信号整合成二进制位码；将所述二进制位码按照以太网编码组合成16进制的字节数值；将所述字节数值打包成数据包。进一步的，所述对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块，包括：对所述数据包按照TCP/IP的数据格式进行校验和分析；判断所述数据包是否通过TCP/IP的数据格式的校验；如果通过校验，则对所述数据包进行剥离，获取第一内部数据块。进一步的，对所述数据包按照TCP/IP的数据格式进行校验和分析，包括：对所述数据包按照TCP/IP的校验方法进行CRC校验。进一步的，所述对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块，包括：将第一内部数据块按照以太网的数据格式进行校验和分析；判断所述第一内部数据块是否通过以太网的数据格式校验；如果通过校验，则对所述第一内部数据块进行剥离，获取第二内部数据块。进一步的，所述以太网的数据格式，包括：PROFINET协议、EtherNet/IP协议、EtherCAT协议。进一步的，所述FPGA芯片与所述控制芯片之间通过SPI总线连接。本申请实施例提供一种工业通讯三网合一装置的工作方法，包括：接收网络电平信号整合成数据包；对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块；对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块；输出所述第二内部数据块。进一步的，在对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块之前，还包括：隔离所述网络电平信号之外的干扰信号。本专利技术采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：通过将终端设备接入PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT这三种工业网络，解决了三种通讯方式需要研发三种不同方案的问题，不仅流程简单而且极大的降低了用户的研发成本、生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种工业通讯三网合一装置的结构示意图；图2为本专利技术以太网底层协议栈模块的工作流程图；图3为本专利技术三网专用协议栈模块的工作流程图；图4为本专利技术一种工业通讯三网合一的工作方法的步骤示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的工业通讯三网合一装置及其工作方法。如图1所示，本申请实施例中提供的工业通讯三网合一装置，包括：以太网接口1、FPGA芯片2以及控制芯片3，所述FPGA芯片2一端与所述以太网接口1连接，另一端与所述控制芯片3连接；所述FPGA芯片2包括：以太网PHY驱动模块21，用于连接以太网接口1并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块22；以太网底层协议栈模块22，用于对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块23；三网专用协议栈模块23，用于对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块24；用户数据接口模块24，用于将第二内部数据块发送至控制芯片3。工业通讯三网合一装置的工作原理为：以太网PHY驱动模块21连接以太网接口1并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块22，以太网底层协议栈模块22对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块23，三网专用协议栈模块23对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块24，用户数据接口模块24将第二内部数据块发送至控制芯片3。其中以太网PHY驱动模块21、以太网PHY驱动模块21、以太网底层协议栈模块22、三网专用协议栈模块23以及用户数据接口模块24依次连接。以太网接口1可以采用两个。一些实施例中，所述FPGA芯片2还包括：网络变压器，用于隔离外部干扰信号；所述网络变压器一端与所述以太网接口1连接，另一端与所述以太网PHY驱动模块21连接。一些实施例中，所述将网络电平信号整合成数据包，包括：将网络电平信号整合成二进制位码；将所述二进制位码按照以太网编码组合成16进制的字节数值；将所述字节数值打包成数据包。具体的，以太网PHY驱动模块21”主要连接外部的以太网接口1，一般是2个以太网口。以太网接口1进入网络电平信号，网络电平信号经过网络变压器以隔离外部干扰信号，以将网络电平信号信号送入FPGA芯片2。在进入FPGA芯片2后以太网PHY驱动模块21将网络电平信号整合成二进制位码，然后按照以太网编码本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业通讯三网合一装置，其特征在于，包括：以太网接口、FPGA芯片以及控制芯片，所述FPGA芯片一端与所述以太网接口连接，另一端与所述控制芯片连接；所述FPGA芯片包括：以太网PHY驱动模块，用于连接以太网接口并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块；以太网底层协议栈模块，用于对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块；三网专用协议栈模块，用于对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块；用户数据接口模块，用于将第二内部数据块发送至控制芯片。

【技术特征摘要】
1.一种工业通讯三网合一装置，其特征在于，包括：以太网接口、FPGA芯片以及控制芯片，所述FPGA芯片一端与所述以太网接口连接，另一端与所述控制芯片连接；所述FPGA芯片包括：以太网PHY驱动模块，用于连接以太网接口并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块；以太网底层协议栈模块，用于对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块；三网专用协议栈模块，用于对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块；用户数据接口模块，用于将第二内部数据块发送至控制芯片。2.根据权利要求1所述的工业通讯三网合一装置，其特征在于，所述FPGA芯片还包括：网络变压器，用于隔离外部干扰信号；所述网络变压器一端与所述以太网接口连接，另一端与所述以太网PHY驱动模块连接。3.根据权利要求1所述的工业通讯三网合一装置，其特征在于，所述将网络电平信号整合成数据包，包括：将网络电平信号整合成二进制位码；将所述二进制位码按照以太网编码组合成16进制的字节数值；将所述字节数值打包成数据包。4.根据权利要求1所述的工业通讯三网合一装置，其特征在于，所述对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块，包括：对所述数据包按照TCP/IP的数据格式进行校验和分析；判断所述数据包是否通过TCP/IP的数据格...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢鸿斌，
申请(专利权)人：赛思特北京自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11