[發明專利]基于SPARC架構微處理器的EtherCAT與Modbus協議轉換網關

在審

• 申請號: 201711394712.6
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN107948059A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 韓慶敏;邢計元;楊文龍;趙乾偉;南揚;范文斌;張彪;劉云龍;霍書俠
• 申請（專利權）人: 中國電子信息產業集團有限公司第六研究所
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L29/06
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明涉及工業自動化控制技術領域，尤其涉及一種基于SPARC架構微處理器的EtherCAT與Modbus協議轉換網關。

背景技術

目前，以太網控制自動化技術(Ethernet Control Automation Technology，以下簡稱EtherCAT)最初是在2003年由德國倍福自動化有限公司(Beckhoff Automation GmbH)基于以太網技術提出的一種實時工業以太網技術，該技術不僅具有高速和高數據有效率的特點，還具有控制周期短、網絡實時性高、拓撲結構靈活多樣、配置簡便等優點，上述優點使其市場占有率和客戶認可度不斷提高。該技術采用主從式結構，主站具有總線控制權，主站按照控制周期下發報文，數據幀遍歷所有的從站設備，每個從站設備在數據幀經過時尋址到本站報文，根據數據幀中的命令寫入數據或者讀入數據到報文中指定位置。直到數據幀訪問到整個總線中的最后一個從站。

同時，Modbus-RTU是由MoDICon公司開發的一種通訊協議，并且Modbus技術作為自動化工業領域的使用最廣泛的現場總線標準。Modbus同樣也是一種“主-從”結構系統，實現一個主設備與多個從設備進行通訊。Modbus-RTU從站設備一般都是現場儀表設備，所有的現場儀表設備都通過RS485接口相連。當Modbus-RTU主站設備想要從一個從站設備中得到數據時候，主站設備就會發送一條包含該設備地址、所需數據以及一個用于檢測錯誤的求和校驗碼的信息。網絡上的所有其他設備都可以看到這一條信息，但只有地址被指定的從站設備才會做出反應。

但是，在工業現場中，不同的工業總線設備組成各自的總線網絡進行通訊，不同的總線設備之間無法直接進行數據交互，給工業現場使用帶來了不便。

發明內容

本發明提供的基于SPARC架構微處理器的EtherCAT與Modbus協議轉換網關，能夠最大程度的提高安全性以及生產自主控制能力、進一步擴大了通信適用范圍，并大幅度減少成本。

第一方面，本發明提供一種基于SPARC架構微處理器的EtherCAT與Modbus協議轉換網關，包括：

EtherCAT從站控制器，與至少兩個EtherCAT通信接口連接，用于處理EtherCAT從站物理層和數據鏈路層協議；

RS-485接口電路，用于對Modbus-RTU協議數據幀與485信號數據幀進行雙向轉換處理；

SPARC架構微處理器，用于與通過通信總線連接的EtherCAT從站控制器和通過串口通信連接的RS-485接口電路進行雙向通信并將所述EtherCAT從站控制器的EtherCAT從站應用層協議與所述RS-485接口電路的Modbus-RTU主站應用層協議進行通信轉換。

可選地，所述SPARC架構微處理器包括：

轉換控制模塊，用于將所述EtherCAT從站控制器的EtherCAT從站應用層協議與所述RS-485驅動電路的Modbus-RTU主站應用層協議進行通信轉換；

中斷響應模塊，用于接收由EtherCAT從站控制器產生的IRQ中斷信號，并根據所述中斷信號執行IRQ中斷進程。

可選地，所述轉換控制模塊包括：

第一協議轉換模塊，用于讀寫EtherCAT從站協議數據包并對所述數據包進行解析處理，然后將EtherCAT從站協議數據包解析后的有效數據轉換成Modbus-RTU協議數據幀并輸出至RS-485接口電路；

第二協議轉換模塊，用于收發Modbus-RTU協議數據幀并對所述數據幀進行解析處理，然后將Modbus-RTU協議數據幀解析后的有效數據轉換成EtherCAT從站協議數據包并輸出至EtherCAT從站控制器。

可選地，所述網關還包括：

SRAM，與所述SPARC架構微處理器連接，并用于存儲SPARC架構微處理器運行的程序和數據信息；

Flash，與所述SPARC架構微處理器連接，并用于存儲啟動SPARC架構微處理器所需加載的程序，所述EtherCAT從站應用層協議和Modbus-RTU協議棧的配置信息、以及所述Modbus-RTU主站應用層協議和EtherCAT協議棧的配置信息。

可選地，所述網關還包括：

EEPROM，通過IIC總線與所述EtherCAT從站控制器連接，用于存儲所述EtherCAT從站控制器的配置信息。

可選地，所述RS-485接口電路包括：