[發明專利]數控聯盟總線系統、耦合器及通信方法

無效

• 申請號: 201210271388.X
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN102833140A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 徐迪宇;梁堯;胥小武;周維鷗;周智勛
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L29/12
• 代理公司: 深圳市維邦知識產權事務所 44269
• 代理人: 王昌花

技術領域

本發明涉及工業控制領域，尤其涉及一種數控聯盟總線系統、耦合器及通信方法。

背景技術

數控聯盟總線（Numerical?Control?Union?of?China?Field?Bus，NCUC-Bus）標準，是中國機床工具工業協會《機床數控系統?NCUC-Bus協議規范》的簡稱。

NCUC-Bus耦合器是專門為包含運動控制的工業自動化控制過程制定的基于100Mbps以上的工業以太網通信多端口轉發器。

高端機床產業對各個通信節點實時性和同步性的要求很高，我國NCUC-Bus標準充分體現了這一需求。在高端機床生產領域，實現強實時通信和高精度時鐘強同步一直是兩個關鍵的技術問題。

由于NCUC-Bus網絡的節點環形拓撲結構和數據幀結構上的特點，使得一般耦合器在進行通信時，不能充分實現強同步和強實時性的性能，其原因主要如下述：

根據NCUC-Bus標準關于物理層的規定，NCUC-Bus網絡中的設備由主站和從站組成。主站為網絡中發起通信的設備，在該網絡中有且僅有一個。除主站外，其他接入網絡的設備都是從站。每個設備都具有兩個通信接口（如RJ-45網口等）。NCUC-Bus網絡支持的物理拓撲結構一般可為雙環形結構。環形NCUC-Bus網絡中，數據幀若要從主站發送到從站n，需要從主站依次經過從站1、從站2……從站n-1到達從站n，因此，從站越多，數據幀從主站發出到目標從站所經歷的時間越長，環路數據延遲越大，大大地限制了實時性。另外，NCUC-Bus耦合器處理從主站到從站或從從站到主站的數據幀時，均由其軟件處理模組進行軟件交換處理，而本身軟件交換就存在實時性較差的問題。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種數控聯盟總線系統、耦合器及通信方法，以增強數控應用中數據幀處理的實時性能，提高工作效率。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提出了一種基于數控聯盟總線系統的通信方法，所述系統包括主站、從站，以及連接所述主站及從站形成網絡的耦合器，所述耦合器設置有軟件處理模組及硬件處理模組，所述方法包括：

獲得當前數據幀，所述當前數據幀中攜帶有用于指示所述當前數據幀的類型的指示信息；

根據所述指示信息指示的類型，選擇所述軟件處理模組或硬件處理模組進行所述當前數據幀的處理。

相應地，本發明實施例還提供了一種數控聯盟總線耦合器，其連接有主站及從站，包括：

收發模塊，用于從所述主站或從站獲得當前數據幀，所述當前數據幀中攜帶有用于指示所述當前數據幀的類型的指示信息；

處理模塊，包括軟件處理模組及硬件處理模組，用于根據所述指示信息指示的類型，選擇所述軟件處理模組或硬件處理模組進行所述當前數據幀的處理。

相應地，本發明實施例還提供了一種數控聯盟總線系統，包括主站，以及從站，所述系統還包括上述連接所述主站及從站形成網絡的耦合器。

本發明實施例的有益效果是：

通過提供一種數控聯盟總線系統、耦合器及通信方法，首先獲得當前數據幀，當前數據幀中攜帶有用于指示當前數據幀的類型的指示信息；然后根據指示信息指示的類型，選擇軟件處理模組或硬件處理模組進行當前數據幀的處理，這樣，耦合器采取軟硬件協同處理的方法，針對NCUC-Bus規范中不同類型的數據幀采取差異化的處理手段，對于強實時性要求的數據幀采用硬件內核處理轉發，對于對實時性要求不高的數據幀采用軟件內核處理轉發，最大化提高了現場總線的強實時性，使環形鏈路中從站數量與數據幀環路傳輸延遲之間的相關性大大減弱，從站的增加幾乎不會導致數據幀的傳輸延遲增加。

附圖說明

圖1是本發明實施例的NCUC-Bus系統的結構圖。

圖2是本發明實施例的耦合器103的結構圖。

圖3是本發明實施例的基于NCUC-Bus系統的通信方法的流程圖。

圖4是本發明實施例的數據幀結構圖。

圖5是本發明實施例的主站與從站MAC地址分配示意圖。

圖6是本發明實施例的耦合器處理總線配置幀的示意圖。

圖7是本發明實施例的耦合器處理單播幀、無需進行數據更新的廣播幀及需進行數據更新的廣播幀的示意圖。

圖8是本發明實施例的耦合器處理配置反饋數據幀的示意圖。

圖9是本發明實施例的耦合器處理單播反饋幀、無需進行數據更新的廣播反饋幀及需進行數據更新的廣播反饋幀的示意圖。

圖10是本發明實施例的耦合器103的結構圖。