[發(fā)明專利]一種消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910972846.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN110995613B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳海煥;楚杰;陳秋苑;謝曉鋒;黃華潘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州虹科電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L47/283
• 分類號(hào): H04L47/283;H04L47/62
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 雷興領(lǐng)

本發(fā)明公開了一種消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的系統(tǒng)，包括處理系統(tǒng)區(qū)和編程邏輯區(qū)，所述處理系統(tǒng)區(qū)包括處理器、與處理器通信的NIC驅(qū)動(dòng)接口，所述處理器用于運(yùn)行EtherCAT任務(wù)；所述編程邏輯區(qū)包括訪問控制器，所述訪問控制器包括DMA控制器、定時(shí)器和發(fā)送緩存器；所述發(fā)送緩存器與DMA控制器通信連接，所述定時(shí)器與發(fā)送緩存器通信連接；所述NIC驅(qū)動(dòng)接口與DMA控制器通信連接，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作時(shí)，將初始化文件中的NIC時(shí)延參數(shù)發(fā)送至定時(shí)器處。本發(fā)明還公開了一種消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的方法。本發(fā)明的消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的方法通過設(shè)置NIC時(shí)延參數(shù)來(lái)消除通訊抖動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，EtherCAT通訊作為實(shí)時(shí)的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用在對(duì)傳輸速度以及實(shí)時(shí)性要求比較高的場(chǎng)景，比如運(yùn)控控制，數(shù)控機(jī)床，這就要求EtherCAT主站發(fā)出來(lái)的數(shù)據(jù)要穩(wěn)定，偏差小，也就是主站的通訊周期要穩(wěn)定，否則會(huì)導(dǎo)致從站出現(xiàn)較大響應(yīng)偏差，但是EtherCAT主站因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)任務(wù)之間的調(diào)度以及操作系統(tǒng)的時(shí)間處理函數(shù)等原因，會(huì)影響中斷的處理，導(dǎo)致報(bào)文幀從主站網(wǎng)口發(fā)送出來(lái)的時(shí)刻是不穩(wěn)定的，即每次從主站網(wǎng)口發(fā)送報(bào)文幀的時(shí)間點(diǎn)不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致上一次發(fā)送報(bào)文幀的時(shí)刻與下一次發(fā)送報(bào)文幀的時(shí)刻，兩個(gè)時(shí)刻的時(shí)間差是不穩(wěn)定的，也就是主站的通訊周期存在抖動(dòng)。

不同主站方案技術(shù)，這個(gè)抖動(dòng)參數(shù)大小是不一樣的，從ms級(jí)別的抖動(dòng)，到幾百個(gè)us，幾十個(gè)us不等，這些抖動(dòng)會(huì)對(duì)從站網(wǎng)絡(luò)造成影響，特別是當(dāng)主站通訊周期要求比較小的情況下，這些抖動(dòng)的影響會(huì)被放大。

現(xiàn)有的解決方法之一是主站采用不帶操作系統(tǒng)的CPU來(lái)運(yùn)行，這樣可以很大程度減少操作系統(tǒng)的不穩(wěn)定帶來(lái)額外的抖動(dòng)，但因此CPU也只能以單線程的方式來(lái)運(yùn)行程序，不能實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的應(yīng)用，這相當(dāng)于是用犧牲功能換性能的方式來(lái)減少抖動(dòng)問題。

另外一種方法是在CPU端采用實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)來(lái)減少操作系統(tǒng)的響應(yīng)延遲，從而降低數(shù)據(jù)幀發(fā)送的不穩(wěn)定性，但系統(tǒng)的延時(shí)函數(shù)以及多任務(wù)之間的調(diào)度，還有應(yīng)用層比如視頻流的處理，都會(huì)很輕易的影響實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性，該方案周期抖動(dòng)問題也還是沒法得到完全解決。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的系統(tǒng)，其能消除EtherCAT主站網(wǎng)口發(fā)出報(bào)文幀時(shí)間點(diǎn)的抖動(dòng)性的問題。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的方法，其能消除EtherCAT主站網(wǎng)口發(fā)出報(bào)文幀時(shí)間點(diǎn)的抖動(dòng)性的問題。

本發(fā)明的目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種消除EtherCAT通訊周期抖動(dòng)的系統(tǒng)，包括處理系統(tǒng)區(qū)和編程邏輯區(qū)，所述處理系統(tǒng)區(qū)包括處理器、與處理器通信的NIC驅(qū)動(dòng)接口，所述處理器用于運(yùn)行EtherCAT任務(wù)；

所述編程邏輯區(qū)包括訪問控制器，所述訪問控制器包括DMA控制器、定時(shí)器和發(fā)送緩存器；所述發(fā)送緩存器與DMA控制器通信連接，所述定時(shí)器與發(fā)送緩存器通信連接；所述NIC驅(qū)動(dòng)接口與DMA控制器通信連接，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作時(shí)，將初始化文件中的NIC時(shí)延參數(shù)發(fā)送至定時(shí)器處。

進(jìn)一步地，所述訪問控制器還包括與DMA控制器電性連接的接收緩存器，所述接收緩存器用于將接收到的外部數(shù)據(jù)通過DMA控制器傳輸至處理系統(tǒng)區(qū)，且接收緩存器通過接收終端的方式，將外部數(shù)據(jù)直接寫入接收緩存器。

進(jìn)一步地，所述發(fā)送緩存器通過DMA控制器采用存儲(chǔ)器到外設(shè)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述接收緩存器通過DMA控制器采用外設(shè)到存儲(chǔ)器的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

進(jìn)一步地，所述訪問控制器的數(shù)量為兩個(gè)。