[發明專利]一種具有時間確定性的FF現場總線交換機

有效

• 申請號: 202110853660.4
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113923172B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 嚴偉;王雪迪;吳鵬飛;王博
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04L49/10
• 分類號: H04L49/10;H04L12/40;H04L12/46;H04L1/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 蘇愛華

1.一種具有時間確定性的FF現場總線交換機，其特征在于，包含以下模塊：數據收發模塊、VID映射模塊、封包解包模塊、TSN接口模塊、AXI4接口模塊；其中：

所述數據收發模塊還包括總線接收模塊、總線發送模塊、接收FIFO模塊、發送FIFO模塊；所述總線接收模塊實現FF數據接收時序和CRC校驗功能，將從總線接收接口收到的總線數據存到接收FIFO中；FF數據發送模塊實現發送時序和CRC校驗碼計算功能，將由發送FIFO傳過來的總線數據發給FF總線端口；

所述的VID映射模塊內包括VID映射表，VID映射電路，多路選擇電路，其中VID映射表需要CPU通過AXI4接口模塊配置到VID映射模塊內；對于上行數據，即FF現場總線網絡-FF現場總線交換機-TSN交換機，VID映射模塊接收來自接收FIFO的總線數據，根據不同端口和VID映射表和優先級映射表，將端口對應的VID值和優先級域附加到FF總線數據中，附加位置是總線數據最前端，然后再將已附加VID值和優先級域的總線數據發送給封包解包模塊；對于下行數據，即上位機-TSN交換機-FF總線網絡，VID映射模塊接收來自封包解包模塊的總線數據，此總線數據最前端帶有12bits VID信息，VID映射模塊根據VID值，對比VID映射表，將VID值去掉后的FF總線數據傳送到相對應的發送FIFO中；

所述封包解包模塊對于上行數據，即FF總線網絡-FF現場總線交換機-TSN交換機，封包解包模塊從VID映射模塊接收到帶有VID值的數據后，在此數據幀的基礎上添加以太網幀頭幀尾；對于下行數據，即上位機-交換機設備-FF總線網絡，封包解包模塊從TSN接口模塊收到帶有VLAN Tag的以太網幀，封包解包模塊將以太網幀頭和幀尾信息去掉，僅保留12bits的VID值和總線數據；

所述AXI4接口模塊將實現AXI4 lite協議，其中包含2個32位寬的AXI4 lite寄存器，用于緩存CPU傳給FF現場總線交換機IP的配置信息；

所述TSN接口模塊將實現符合IEEE 802.3標準的GMII接口時序，功能是封裝成以太網幀格式的總線數據通過TSN接口模塊與TSN交換機進行傳輸。

2.如權利要求1所述的具有時間確定性的FF現場總線交換機，其特征在于，所述AXI4接口模塊配置信息如下：VLAN Tag中的優先級表、VLAN Tag中的各端口VID值，端口需要的奇偶校驗配置信息、波特率配置信息。

3.如權利要求1所述的具有時間確定性的FF現場總線交換機，其特征在于，接收FIFO模塊和發送FIFO模塊采用異步FIFO實現，異步FIFO是基于雙口RAM設計的。

4.如權利要求1所述的具有時間確定性的FF現場總線交換機，其特征在于，所述封包解包模塊只需要再添加VLAN Tag中的TPID、優先級域以及典型格式指示符，優先級域的優先值需要根據CPU通過AXI4接口模塊配置的優先級映射表來添加。