[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)通訊的主/從站卡的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810473629.6
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108833241B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文長明;文可;項曦文;儲成君;尹若嵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中工科安科技有限公司;文長明;文可
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L29/08
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

1.一種實現(xiàn)Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)通訊的主/從站卡的設(shè)計方法，其特征在于，設(shè)計Powerlink協(xié)議棧用戶層，所述用戶層包括控制器一、對象字典、中斷產(chǎn)生器一、過程數(shù)據(jù)對象模塊、服務(wù)數(shù)據(jù)對象模塊、CAL接口一；

設(shè)計主/從站卡，所述主/從站卡包括Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)通訊IP核，所述IP核包括內(nèi)核層和MAC層，所述內(nèi)核層包括CAL接口二、中斷產(chǎn)生器二、同步數(shù)據(jù)緩存模塊、異步數(shù)據(jù)緩存模塊、控制器二；所述CAL接口一和所述CAL接口二構(gòu)成CAL接口通訊；其中，所述用戶層和所述內(nèi)核層之間的接口被稱作會話抽象層即CAL，所述CAL接口一對應(yīng)的接口類型為PCIe interface，所述CAL接口二對應(yīng)的接口類型為PCIe_to_EPL；所述用戶層運行在管理設(shè)備的CPU上，所述IP核運行在FPGA上；

其中，所述主/從站卡設(shè)計為主站卡時，所述用戶層和所述主/從站卡滿足以下特征：

所述中斷產(chǎn)生器一依據(jù)所述中斷產(chǎn)生器二的觸發(fā)產(chǎn)生中斷，由此形成中斷時序，所述中斷時序中相鄰兩個中斷的時間為一個Powerlink周期，所述Powerlink周期包括同步處理時間、異步處理時間和空閑時間；

所述控制器一接收一個Powerlink周期的控制信息集，所述控制信息集控制與所述主站相連的至少一個從站，所述控制信息集包括與所述至少一個從站相對應(yīng)的至少一個控制信息；所述控制器一在接收所述中斷之后，首先在所述同步處理時間內(nèi)將所述控制信息中的需要同步處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述過程數(shù)據(jù)對象模塊，在所述異步處理時間內(nèi)將所述控制信息中需要異步處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述服務(wù)數(shù)據(jù)對象模塊，而在空閑時間內(nèi)不做處理；

所述對象字典依據(jù)CANopen協(xié)議輔助所述過程數(shù)據(jù)對象模塊建立與所述同步數(shù)據(jù)緩存模塊之間的同步數(shù)據(jù)通道，輔助所述服務(wù)數(shù)據(jù)對象模塊建立與所述異步數(shù)據(jù)緩存模塊之間的異步數(shù)據(jù)通道；

所述過程數(shù)據(jù)對象模塊通過CAL接口依據(jù)所述同步數(shù)據(jù)通道將需要同步處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述同步數(shù)據(jù)緩存模塊，所述服務(wù)數(shù)據(jù)對象模塊通過所述CAL接口依據(jù)所述異步數(shù)據(jù)通道將需要異步處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述異步數(shù)據(jù)緩存模塊；

所述控制器二按照Powerlink協(xié)議完成以下數(shù)據(jù)組幀：先在所述同步時間內(nèi)把需要同步處理的數(shù)據(jù)組成Powerlink數(shù)據(jù)幀一，并將所述Powerlink數(shù)據(jù)幀一發(fā)送至所述MAC層，后在所述異步時間內(nèi)把需要異步處理的數(shù)據(jù)組成Powerlink數(shù)據(jù)幀二，并將所述Powerlink數(shù)據(jù)幀二發(fā)送至所述MAC層；

所述中斷產(chǎn)生器二在所述控制器二完成所述數(shù)據(jù)組幀后，且在當前Powerlink周期結(jié)束時觸發(fā)所述中斷產(chǎn)生器一。

2.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)通訊的主/從站卡的設(shè)計方法，其特征在于，在所述同步時間內(nèi)，所述控制器二按照Powerlink協(xié)議把從所述MAC層接收的數(shù)據(jù)解幀出同步應(yīng)答信息，并發(fā)送給所述同步數(shù)據(jù)緩存模塊供所述控制器一讀取；在所述異步時間內(nèi)，所述控制器二按照Powerlink協(xié)議把從所述MAC層接收的數(shù)據(jù)解幀出異步應(yīng)答信息，并發(fā)送給所述異步數(shù)據(jù)緩存模塊供所述控制器一讀取。

3.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)通訊的主/從站卡的設(shè)計方法，其特征在于，所述用戶層還包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機，所述內(nèi)核層還包括數(shù)據(jù)鏈路狀態(tài)機、事件寄存器；

所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機用于管理Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)的通訊狀態(tài)，主站搜尋到至少一個從站且相應(yīng)從站反饋應(yīng)答信息時為網(wǎng)絡(luò)活躍狀態(tài)，所述通訊狀態(tài)在網(wǎng)絡(luò)活躍狀態(tài)時，Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)被激活；

所述數(shù)據(jù)鏈路狀態(tài)機用于定義所述內(nèi)核層的不同數(shù)據(jù)處理狀態(tài)，使所述控制器二在不同的數(shù)據(jù)處理狀態(tài)時處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)；

所述事件寄存器用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機和所述數(shù)據(jù)鏈路狀態(tài)機的不同狀態(tài)，記錄相應(yīng)事件并存儲。

4.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)Powerlink工業(yè)實時以太網(wǎng)通訊的主/從站卡的設(shè)計方法，其特征在于，設(shè)有所述用戶層的管理設(shè)備和設(shè)有所述IP核的主站卡構(gòu)成主站的核心部件，所述主站在通訊時的通訊方法為：所述管理設(shè)備上應(yīng)用程序的控制信息會依次通過用戶層、CAL接口一、CAL接口二、內(nèi)核層、MAC層、Powerlink網(wǎng)絡(luò)接口輸出到與從站連接的工控設(shè)備，實現(xiàn)對所述工控設(shè)備的控制。