[實用新型]一種具有雙數據通道的EtherCAT主站系統

有效

• 申請號: 202020073625.1
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN211207146U
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 馬平;蘇攀杰;劉勝旺;葉永盛;鄧騰飛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 李慶偉

1.一種具有雙數據通道的EtherCAT主站系統，其特征在于，包括微處理器(1)、隨機存取單元(2)、FPGA模塊(10)和以太網物理層模塊(9)，并通過以太網物理層模塊(9)連接一組伺服從站；通過隨機存取單元(2)配合微處理器(1)對EtherCAT主站協議棧進行運行和維護；

所述FPGA模塊(10)用于在EtherCAT協議的數據鏈路層同時提供標準數據通道和旁路實時數據通道；其中，所述的標準數據通道用于將微處理器(1)提供的EtherCAT報文轉換成數據流并發送給所述的以太網物理層模塊(9)，或者將以太網物理層模塊(9)上傳的數據流恢復成數據報文并轉交給微處理器(1)；旁路實時數據通道則用于同步于FPGA模塊(10)中的時鐘模塊(6)發起的周期脈沖信號，直接從駐留在FPGA模塊(10)內的過程數據鏡像區(4.1)提取信息，產生過程數據報文并發送給以太網物理層模塊(9)，或者將以太網物理層模塊(9)上傳的數據流恢復成報文，并從中提取有效信息，更新到過程數據鏡像區(4.1)；

所述微處理器(1)用于根據應用層任務的需要，通過微處理器接口模塊(3)實現對所述過程數據鏡像區(4.1)進行字節訪問；

所述的以太網物理層模塊(9)用于將來自FPGA模塊(10)的數據流轉換為差分信號發送到物理介質中，將被各個伺服從站處理完的報文通過物理介質返回EtherCAT主站，然后通過以太網物理層模塊(9)轉換成數據流后進入FPGA模塊(10)。

2.根據權利要求1所述的具有雙數據通道的EtherCAT主站系統，其特征在于，所述FPGA模塊(10)包括所述的微處理器接口模塊(3)、時鐘模塊(6)以及存儲模塊(4)、過程數據驅動模塊(5)、調度模塊(7)和以太網模塊(8)，其中：

所述存儲模塊(4)分別與微處理器接口模塊(3)、過程數據驅動模塊(5)、調度模塊(7)連接，過程數據驅動模塊(5)連接微處理器接口模塊(3)和時鐘模塊(6)，時鐘模塊(6)連接調度模塊(7)、以太網模塊(8)，以太網模塊(8)與所述以太網物理層連接。

3.根據權利要求1所述的具有雙數據通道的EtherCAT主站系統，其特征在于，所述微處理器接口模塊(3)包括三個數據交互子模塊：控制寄存器模塊(3.1)、狀態寄存器模塊和存儲單元控制模塊(3.2)，其中：

所述控制寄存器模塊(3.1)與狀態寄存器模塊包含多個寄存器，微處理器(1)通過地址映射通信總線向控制寄存器模塊(3.1)的特定寄存器中寫入控制數據，或者從狀態寄存器模塊的特定寄存器中讀取反饋數據，從而實現對FPGA模塊(10)的狀態控制；

所述存儲單元控制模塊(3.2)將微處理器(1)通過地址映射通信總線所發起的讀寫請求轉換為對FPGA模塊(10)中存儲器的讀寫信號，實現低延遲、可變長度的數據猝發傳輸；

所述的微處理器接口模塊(3)還包括來自FPGA模塊(10)的硬件中斷信號線，用于傳遞過程數據驅動模塊(5)向微處理器(1)發起的同步中斷信號。

4.根據權利要求2所述的具有雙數據通道的EtherCAT主站系統，其特征在于，所述存儲模塊(4)包括所述的過程數據鏡像區(4.1)，以及實時發送緩沖區(4.2)、實時接收緩沖區(4.3)、標準發送緩沖區(4.4)和標準接收緩沖區(4.5)，其中：

所述的過程數據鏡像區(4.1)分別連接過程數據驅動模塊(5)和微處理器接口模塊(3)中的存儲單元控制模塊(3.2)，由微處理器(1)和過程數據驅動模塊(5)互斥訪問；所述的實時發送緩沖區(4.2)和實時接收緩沖區(4.3)的A端口均連接過程數據驅動模塊(5)，由過程數據驅動模塊(5)寫入和讀取報文；標準發送緩沖區(4.4)和標準接收緩沖區(4.5)的A端口均連接微處理器接口模塊(3)中的存儲單元控制模塊(3.2)，由微處理器(1)寫入和讀取報文；所述實時發送緩沖區(4.2)、實時接收緩沖區(4.3)、標準發送緩沖區(4.4)和標準接收緩沖區(4.5)的B端口，通過調度模塊(7)中間接連接以太網模塊(8)。