[實用新型]一種兼容可定義確定性通信以太網的嵌入式設備

有效

• 申請號: 202120239563.1
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN214480655U
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 勞凱垚;李極致;汪漢寧;顏鋼鋒
• 申請（專利權）人: 杭州瓦良格智造有限公司
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L29/06;H04J3/06
• 代理公司: 廣州市百拓共享專利代理事務所(特殊普通合伙) 44497
• 代理人: 盧剛

本實用新型提供一種兼容可定義確定性通信以太網的嵌入式設備，其作為以太網中的終端設備，實現以太網中由數字/模擬信號封裝而成的網絡消息的發送與接收，該嵌入式設備包括一主控模塊、一電源模塊、一物理層芯片、一網絡變壓器、網口，以及預訂數量的數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，發送網絡消息時，主控模塊從數字量輸入模塊/模擬信號輸入模塊采集數字/模擬信號進行網絡消息封裝，主控模塊判斷消息類型后在相應時域通過網口定時發出對應消息至交換機，接收網絡消息時，主控模塊通過網口從交換機接收網絡消息，主控模模塊解析網絡消息后在指定的數字量輸出模塊/模擬量輸出模塊輸出數字/模擬信號。

技術領域

本實用新型涉及一種嵌入式設備，尤其涉及一種兼容可定義確定性通信以太網的嵌入式設備。

背景技術

隨著中國制造2025的臨近以及兩個十五年規劃的提出，進一步發展實體產業并實現產業的優化升級迫在眉睫。二十一世紀信息技術的爆發式發展，也為傳統工業帶來了新的機遇和挑戰。而工業4.0的產業數字化轉型是以云計算與邊緣計算等多種技術能夠協同工作的基礎的，這就對工業通信領域提出了更高的要求。

以太網相比其他現場總線因較高的帶寬和較強的靈活性，在工業生產過程控制場合得到了越來越廣泛的應用，但由于以太網的洪泛轉發機制導致易擁塞及網絡延時大等問題，工業實時控制中必需建設專網，通過網關再與管理信息的以太網鏈接，會容易形成瓶頸阻礙控制和管理信息的深度融合，降低工業生產過程快捷響應能力。

在此背景下，為了改進以太網的時延和擁塞現象，一系列基于時間同步的高實時性網絡概念如時間觸發網絡TTE和時間敏感網絡TSN等被提出。這些網絡都是通過如IEEE1588、AS6802等時間同步協議，對整個網絡的時間進行全局同步，依據同步的全局時間進行分時調度發送，從而確保關鍵信息傳輸的確定性，減少丟包率，提高網絡消息實時性。另一方面，這些具有高確定的網絡一般都是根據實際應用場景高度定制化的靜態網絡，使用環境改變時需要重新配置，操作復雜，成本較大且靈活性低。

除針對網絡確定性的實時性網絡外，在商業以太網的應用中有一種針對網絡靈活性的軟件定義以太網SDN技術。傳統數據交換設備一般由控制面、數據面及管理面組成，而管理面與控制面總是具有較高的耦合性，SDN就是為了將控制面從原先架構中分離出來，形成了應用層、控制層及轉發(數據)層三層架構。這樣做的好處是可以簡化交換設備使其成為受遠程軟件控制的轉發裝置，使得網絡配置和故障響應都變得更加容易。

基于開發可定義確定性通信的以太網需求，提升網絡靈活性、實時性/可確定性以及兼容性，為此需要提出一種兼容可定義確定性通信以太網的嵌入式設備。

實用新型內容

本實用新型提供一種兼容可定義確定性通信以太網的嵌入式設備，其基于時間同步與消息時域定義，實現以太網中嵌入式設備與交換機之間的可定義確定性確定性通信。

本實用新型提供一種兼容可定義確定性通信以太網的嵌入式設備，其作為以太網中的終端設備，實現以太網中由數字/模擬信號封裝而成的網絡消息的發送與接收，該嵌入式設備包括一主控模塊、一電源模塊、一物理層芯片、一網絡變壓器、網口，以及預訂數量的數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，當需要發送網絡消息時，由主控模塊從數字量輸入模塊/模擬信號輸入模塊采集數字/模擬信號進行網絡消息封裝，該主控模塊判斷消息類型后在相應時域通過網口定時發出對應消息至交換機，當需要接收網絡消息時，由主控模塊通過網口從交換機接收網絡消息，該主控模模塊解析網絡消息后在指定的數字量輸出模塊/模擬量輸出模塊輸出數字/模擬信號，其中，所述主控模塊用于協議封裝與解析、信號封裝與解析、信號轉換、全局/區域時鐘校準、網絡消息緩存、串行通信、網絡消息定時觸發；所述物理層芯片用于物理鏈路的創建、維持或拆除；所述網絡變壓器用于網絡設備的電氣隔離、噪聲抑制。

優選的，所述主控模塊基于時鐘校準模塊進行全局/區域時鐘校準，該時鐘校準模塊為主控模塊提供時鐘同步和網絡消息時間戳。