一种实时以太网EtherCAT主站系统技术方案

本实用新型专利技术属于以太网控制自动化技术领域，涉及一种实时以太网EtherCAT主站系统。所述EtherCAT主站系统包括：微处理器，主站模块，以太网控制器，程序存储器，数据存储器。所述微处理器通过数据总线与主站模块、以太网控制器、程序存储器和数据存储器相连。本实用新型专利技术采用专用EtherCAT工业以太网模块解析EtherCAT主站协议，从硬件上提升主站响应实时性，解决了现有技术中主站因采用Windows、Linux、Android等通用操作系统的软协议栈，其实时性受到影响成为EtherCAT总线响应瓶颈的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于EtherCAT(以太网控制自动化技术)领域，具体涉及一种工业实时以太网EtherCAT主站系统。
技术介绍
EtherCAT由德国倍福公司提出，由于其具有网络实时性高、拓扑结构灵活、系统配置简单等特点，目前已得到越来越多广泛的应用。EtherCAT采用主从式结构，主站可以为一般的PC机。控制周期从主站发出，主站发送下行电报。数据帧遍历所有从站设备，每个设备在数据帧经过时分析寻址到本机的报文，根据报文头中的命令读入数据或写入数据到报文中指定位置，并且从站硬件把该报文的工作计数器加I，表示该数据被处理。数据帧在访问位于整个系统逻辑位置的最后一个从站后，该从站把经过处理的数据帧作为上行电报直接发送给主站。主站收到此上行电报后，处理返回数据，一次通信结束。目前,EtherCAT主站的实现主要是采用德国倍福公司在Windows操作系统下基于PC机的解决方案，当然也有基于Linux操作系统和Android操作系统的嵌入式解决方案。EtherCAT作为工业现场总线，其显著特点是响应的实时性，但其主站若采用通用操作系统(如:Windows、Linux、Android)上的软协议桟，其协议解析过程中必须经操作系统调用，其实时性势必受到影响，也成为EtherCAT总线响应瓶颈。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的EtherCAT总线响应瓶颈问题，本技术提供一种实时以太网EtherCAT主站系统，采用专用EtherCAT工业以太网模块解析EtherCAT主站协议，从硬件上提升主站响应实时性。为达到上述目的，本技术采取如下技术方案:一种实时以太网EtherCAT主站系统，包括:微处理器，主站模块，以太网控制器，程序存储器，数据存储器;所述微处理器通过数据总线与主站模块、以太网控制器、程序存储器和数据存储器相连。其中，所述微处理器实现EtherCAT主站的控制调用，包括EtherCAT主站与上位机网络组态软件通信，按上位机网络组态软件指令对所述主站模块初始化，网络组态。所述主站模块提供双口 RAM，用作所述微处理器的外扩RAM，实现所述EtherCAT主站系统的通讯功能。所述以太网控制器提供所述微处理器与上位机的通信接口。所述程序存储器用于存储主站控制调用及上位机通信功能代码，并存储网络组态数据(XML文件)，供所述主站模块使用。所述数据存储器用于存储主站控制调用程序及上位机通信功能程序运行的数据。进一步地，所述微处理器采用SPARC V8 32位CPU。进一步地，所述程序存储器采用FLASH。进一步地，所述数据存储器采用SDRAM。进一步地，所述主站模块采用工业以太网模块COMX 100CN-RE。进一步地，所述主站模块提供一个诊断接口用来进行协议间固件下载及出厂诊断。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果:本技术采用专用EtherCAT工业以太网模块解析EtherCAT主站协议，从硬件上提升主站响应实时性，解决了现有技术中主站因采用Windows、Linux、Android等通用操作系统的软协议栈，其实时性受到影响成为EtherCAT总线响应瓶颈的问题。【附图说明】图1为实时以太网EtherCAT主站系统的组成框图；图2为实施例微处理器与主站模块的接线图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本技术做进一步说明。一种实时以太网EtherCAT主站系统，其组成框图如图1所示，包括:微处理器，主站模块，以太网控制器，程序存储器，数据存储器;所述微处理器通过数据线与主站模块、以太网控制器、程序存储器和数据存储器相连。微处理器实现EtherCAT主站控制调用，包括主站与上位机网络组态软件通信，完成按上位机网络组态软件指令对EtherCAT主站模块初始化、网络组态等功能。微处理器采用国产SPARC V8 32位CPU，主频可达10MHz，其外扩数据线可以有32位和16位模式，其存储空间与1空间可独立设置，因此板级存储器都采用32位模式。主站模块提供双口 RAM，实现所述EtherCAT主站系统的主站协议通讯功能。主站模块采用德国赫优讯工业以太网模块COMX 10CN-REοCOMX 100CN-RE模块与微处理器SPARCV8相连，实现EtherCAT主站功能。COMX 100CN-RE模块与SPARC V8的接线图如图2所示。COMX100CN-RE模块提供主设备接口为DPM(Dual Port Memery，双口RAM)，通过DPM实现EtherCAT主站相关通信的应用程序接口。主站模块对与其相连的微处理器来说，在硬件上相当一个外扩RAM。另外，COMX 100CN-RE模块还提供一个诊断接口Diagnostic Interface用来进行协议间固件下载(有相应WINDOWS软件)及出厂诊断。Diagnostic Interface硬件提供UART、USB两种接口。本实施例采用UART方式，并能过I路RS232收发器实现RS232方式通信。微处理器与COMX 100CN-RE模块通过DPM口挂接在微处理器的10区，采用16位模式，微处理器为大端模式U，其连接小端外设COMX时，硬件上将数据线高低八位对调连接，其片选为1CS经扩展后10片选。由于COMX读写时序要求利用低电平有效的BRDYN信号，而微处理器SPARC V8外设10 BUSY信号为高电平有效，二者需要通过一个非门实现逻辑匹配。以太网控制器采用2个以太网控制芯片MACO和MACl，用于提供与上位机的通信接口，以便实现EtherCAT主站相关的通信组态管理。程序存储器用于存储主站控制调用及上位机通信功能代码，并存储网络组态数据(XML文件)，供主站模块使用;数据存储器用于存储主站控制调用程序及上位机通信功能程序运行的数据。程序存储器ROM采用FLASH;数据存储器RAM采用SDRAM。为使ROM空间最大化，采用由两组2片16位宽FLASH拼接成的32位宽外扩ROM分别连接到微处理器的ROMSNO和ROMSNl两个ROM地址空间。微处理器支持32位SDRAM，因此，外扩RAM也设计成由两片16位SDRAM 拼接成 32 位 SDARM。本实施例需要扩展有3个外设:两个以太网控制器MACO和MACl，一个C0MX。由于本实施例所选用的微处理器只有I路1片选信号10SN，因此需要扩展1片选信号以实现管理3个1外设的功能。利用CPU的A24、A25两条地址线控制2—4译码器选通微处理器的1SN信号，实现4个片选扩展，前两个扩展1片选分配给MACO和MACl，第三个扩展1片选分配给COMX0本技术不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本技术的构思和所附权利要求的保护范围。【主权项】1.一种实时以太网EtherCAT主站系统，其特征在于，所述EtherCAT主站系统包括:微处理器，主站模块，以太网控制器，程序存储器，数据存储器;所述微处理器通过数据总线与主站模块、以太网控制器、程序存储器和数据存储器相连;其中， 所述微处理器实现EtherCAT主站的控制调用，包括所述EtherCAT主站系统与上位机网络组态软件通信，按上位机网络组态软件指令对所述主站模块初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时以太网EtherCAT主站系统，其特征在于，所述EtherCAT主站系统包括：微处理器，主站模块，以太网控制器，程序存储器，数据存储器；所述微处理器通过数据总线与主站模块、以太网控制器、程序存储器和数据存储器相连；其中，所述微处理器实现EtherCAT主站的控制调用，包括所述EtherCAT主站系统与上位机网络组态软件通信，按上位机网络组态软件指令对所述主站模块初始化，网络组态；所述主站模块提供双口RAM，用作所述微处理器的外扩RAM，实现所述EtherCAT主站系统的通讯功能；所述以太网控制器提供所述微处理器与上位机的通信接口；所述程序存储器用于存储主站控制调用及上位机通信功能代码，并存储网络组态数据，供所述主站模块使用；所述数据存储器用于存储主站控制调用程序及上位机通信功能程序运行的数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兵，范文斌，宋宇飞，高建政，
申请(专利权)人：中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11