[發明專利]用于支持相同的物理連接上的兩種不同的協議的系統和方法

無效

• 申請號: 201280055490.4
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN104067256A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 朱迪·安妮·米契爾;羅伯特·皮爾斯;大衛·克萊恩;喬治·B·楊特
• 申請（專利權）人: 寇爾摩根公司
• 主分類號: G06F15/16
• 分類號: G06F15/16
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 談晨雯

背景技術

本發明的典型實施例針對在主和從屬現場總線裝置的網絡中用于支持相同物理連接上的兩種不同的協議的系統和方法。如在此處所使用的，主和從屬現場總線裝置是能夠以線形或者環形拓撲結構被連接并且其中協議具有嚴格的計時要求的那些裝置。嚴格的計時要求可以歸因于在輪詢網絡中發送請求和接收響應之間的短暫時間流逝或者歸因于在周期網絡中用于包的預分配時間間隙。另外，這種裝置被配置成有至少一個主裝置，并且該主裝置輪詢從屬裝置或者設置周期通信的時間表。

在該范疇中已知有幾種現場總線通信協議，包括但不局限于EtherCAT(IEC61158和IEC61784-2)，SynqNet(例如在美國專利第7,969,985號、第7,460,471號、第7,406，354號、第7,143,301號和第7,024,257號所公開的)以及Varan(如Varan總線用戶組織所指定的)。這些現場總線都使用以太網物理層(ANSI X3.263：1995TP-PMD和IEEE802.3-2002的第25.2節)。這些現場總線在現有技術中是總所周知的，將不再進一步詳細描述。盡管以下討論集中在EtherCAT，但是本發明能夠利用任何其它類型的現場總線被實現。

圖1是常規的主-從屬布置的方框圖。如圖1所示，主裝置100經由電纜103被連接到第一從屬裝置110，隨后從屬裝置110經由電纜113被連接到中間從屬裝置120。中間從屬裝置120通過電纜123被連接到最終從屬裝置130。電纜103、113和123可以是攜帶現場總線包的常規以太網電纜。如圖1所示，每個從屬裝置具有指示X和Y的兩個全雙工、雙方向的現場總線端口。因此，主裝置100被連接到第一從屬裝置110的X端口111，并且第一從屬裝置110的Y端口112被線連接到第二從屬裝置120的X端口121，以此類推直到網絡的最后的從屬裝置130，其中X端口131被連接到最終從屬裝置130，而最終從屬裝置的Y端口132是不使用的。為了便于了解，而不是為了限制，圖1以及隨后的附圖僅圖解第一從屬裝置、中間從屬裝置和最終從屬裝置。但是，本領域的技術人員將會認識到這種現場總線布置可以包括一個以上的中間從屬裝置，在這種情況下，進一步的中間從屬裝置的操作將會與公開的中間從屬裝置相同。

在它們的使用期限期間，尤其是在投入運行期間，現場總線從屬裝置典型地需要在網絡中被連接的同時進行編程，這個可以使用在本技術領域中已知作為配置器的裝置來實現。圖2是圖解用于使用配置器對現場總線從屬裝置進行編程的常規布置的方框圖。具體地，每個從屬裝置包括能夠被耦接到以太網開關250的輔助端口211、221、231。配置器240也被耦接到以太網開關250，該以太網開關250允許配置器240使用TCP/IP格式的包對從屬裝置110、120和130進行編程。這樣的布置為編程自現場總線數據的配置提供了分離的和獨特的物理傳送路徑，其中考慮到現場總線數據利用時間敏感的協議被格式化，現場總線數據是重要的。

圖3是圖解常規的第一、中間或最終現場總線從屬裝置的一些內部部件的方框圖。如圖3所示，X端口111、121、131，Y端口112、122、132和輔助端口211、221、231具有相似的結構，包括物理連接器、一對變壓器和PHY裝置，該PHY裝置是傳送器和接收器電路。現場總線邏輯模塊311被耦接到X端口111、121、131和Y端口112、122、132，以便與現場總線包相互作用，該現場總線包包括現場總線包的接收、傳送和修改(如有必要)。現場總線邏輯模塊311作為現場可編程門陣列(FPGA)或者專用集成電路(ASIC)被典型地實現。為了便于說明，而不是限制，以下討論將簡單地指的是FPGA。但是，可以使用ASIC作為替代。圖3還顯示允許與微控制器312進行TCP/IP通信的輔助端口211、221、231。在這種情況下，微控制器本身具有內置的以太網MAC。輔助端口對于以圖2的方式連接配置器是至關重要的，但是由于該發明提出輔助端口是不必要的，因此將從所有進一步的附圖中省略。

從屬裝置的全部操作典型地通過微控制器312被控制，該微控制器312經由處理器總線313被耦接到現場總線邏輯模塊311。應該認識到，微控制器312可以是微處理器，數字信號處理器或類似的裝置，其中的任何一種可以被集成到相同的FPGA或者ASIC中作為現場總線邏輯模塊311。處理器總線313可以是常規的并行處理器總線或者諸如SPI的串行連接，從而微控制器312能夠響應經由現場總線傳送的命令。為了便于說明，從屬裝置的傳感器/致動器方面由于本發明并不涉及到這些方面已經被省略。