专利名称：工业以太网通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种有线传输技术领域的通讯系统，具体是一种工业以太网通讯系统。
背景技术：
当今工控领域，自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展，其中，通信已成
为关键，用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面，Intranet/Internet ( 企业内部网/国际互联网)等信息技术的飞速发展，要求企业从现场控制层到管理层能实现 全面的无缝信息集成，并提供一个开放的基础构架，以往的现场总线尚不能满足这些要求。 工业以太网和我们现在使用的局域网是一致的，是基于IEEE802.3 (电气电子工程师学会) 的区域网络。它采用统一的TCP/IP (传输控制协议/网际协议)协议，避免的不同协议间通 讯不了的困扰，它可以直接和局域网的计算机互连而不要额外的硬件设备，它方便数据在局 域网的共享，它可以用IE浏览器访问终端数据，而不要专门的软件，它可以和现有的基于局 域网的ERP (企业资源规划)数据库管理系统实现无缝连接，它特别适合远程控制，配合电 话交换网和GSM (全球移动通信系统)，GPRS (通用无线分组业务)无线电话网实现远程数 据采集，它采用统一的网线，减少了布线成本和难度，避免多种总线并存。工业以太网总线 正因为有诸多的优点，在国内外逐步得到了迅速的普及，基于工业以太网技术的通讯系统具 有广泛的应用前景。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号为CN101308483A的申请专利，提供了一 种运动控制器的IEEE1394通讯接口系统，该技术包括DSP (数字信号处理器)电路、双口 RAM (随机存取存储)存储器电路、IEEE1394控制器电路、IEEE1394通讯接口插座电路、电 压控制电路以及复位电路。该系统在IEEE1394协议的支持下可以实现高速数据传输支持即插 即用、热插拔、等时和异步数据传输。但是该系统使用前需要开发专用的1394上位机驱动， 十分不便；无法适用于以太网协议；更不能适用于多种工业以太网协议，不能接入以太网， 无法实现远程控制；该系统针对运动控制卡，不能适用于多种MCU (微处理机控制单元)接 口控制设备；此外，配置1394接口的设备比较有限，使该设备在应用上受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工业以太网通讯系统。本发明基于工业以太网协议的通讯系统，用于解决工业以太网协议下的MCU接口设备与上位机的实时通讯 问题。
本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括电源电路、双口RAM存储器电路、工业以太网控制器电路、扩展EEPR0M ( 电子式可清除程序化只读存储器)电路、以太网接口电路和DSP电路，其中电源电路与双 口RAM存储器电路相连传输电源电压，电源电路与工业以太网控制器电路相连传输电源电压 ，DSP电路与双口RAM存储器电路相连传输工业以太网数据包和DSP电路对双口RAM存储器电路 控制信号，DSP电路与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包和DSP电路对工业以 太网控制器电路的控制信号，工业以太网控制器电路与扩展EEPROM电路相连传输以太网控制 器双网口的配置信息，以太网接口电路与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包
所述的DSP电路，包括TMS320F2812芯片，其中TMS320F2812芯片的数据线引脚 D0-D15和地址线引脚A0-A11与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包及其数据存 储地址，TMS320F2812芯片的数据线引脚D0-D15和地址线引脚A0-A13与双口RAM存储器电路相 连传输工业以太网数据包及其数据存储地址，TMS320F2812芯片的控制线引脚CE0、 RD和WE与 工业以太网控制器电路相连传输DSP电路对工业以太网控制器电路的控制信息， TMS320F2812芯片的控制线引脚CE2、 WE、 RD和RDY与双口RAM存储器电路相连传输DSP电路对 工业以太网控制器电路的控制信息。
所述的工业以太网控制器电路，包括AX88783芯片，其中AX88783芯片引脚CS、 SK、 DI、 DO与扩展EEPROM电路相连传输以太网控制器双网口的配置信息，引脚PO—TXOP、 P0—TXON、 P0—RXIP、 P0—RXIN、 P1—TXOP、 Pl—TXON P1—RXIP、 P1—RXIN与以太网接口电路相连 传输工业以太网数据包。
所述的扩展EEPROM电路，包括93C66芯片，其中93C66芯片的引脚CS、 SK、 DI、 DO与 工业以太网控制器电路相连传输以太网控制器双网口的配置信息。
所述的以太网接口电路，包括第一接口电路和第二接口电路，其中第一接口电路和 第二接口电路分别与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包。
所述的第一接口电路和第二接口电路相同，均包括隔离变压器和RJ45接口，其中隔 离变压器的引脚l、 3、 6、 8与工业以太网控制器电路相连传输TPTX信号和TPRX信号，隔离变 压器的引脚9、 11、 14、 16与RJ45接口相连传输RX信号和TX信号，RJ45接口与工业以太网总 线相连传输工业以太网数据包。本发明中电源电路分别供电给双口RAM存储器电路和工业以太网控制器电路；DSP电路对 工业以太网控制器电路和双口RAM存储器电路进行初始化，并且进行传输数据的处理；双口 RAM存储器电路用于存储DSP电路处理后的数据或者暂时存储MCU接口设备传输进来的数据； 扩展EEPROM电路用于初始化工业以太网控制器电路双网口的配置信息；工业以太网控制器电 路收到以太网接口电路传来的数据，提示DSP电路收到以太网数据，接收到以太网读请求后 将数据传送给DSP电路，收到DSP电路写请求后，接收DSP电路发送的以太网数据，通过以太 网接口电路将数据发送出去。
与现有技术相比，本发明的有益效果是通讯方便，不需要安装特殊的驱动程序就可以 与上位机通讯；可接入以太网络，支持远距离通讯；系统结构轻便，网络不需要配备服务器 ，通过该系统就可以脱离主机实现不同设备间的通讯；应用范围广泛，适用于各种工业以太 网协议；即插即用，目前所有的计算机主机板上都有以太网接口，因此该系统可以方便的连 接上位机和其他控制设备。
图l是本发明的组成示意框图； 图2是工业以太网控制器电路原理图； 图3是以太网接口电路原理图； 图4是扩展EEPR0M电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进 行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
如图1所示，本实施例包括电源电路l、双口RAM存储器电路2、工业以太网控制器电路 3、扩展EEPR0M电路4、以太网接口电路5和DSP电路6，其中电源电路l与双口RAM存储器电 路2相连传输+3. 3V电压，电源电路1与工业以太网控制器电路3相连传输+1.9V电压，DSP电路 6与双口RAM存储器电路2相连传输工业以太网数据包和DSP电路6对双口RAM存储器电路2控制 信号，DSP电路6与工业以太网控制器电路3相连传输工业以太网数据包和DSP电路6对工业以 太网控制器电路3的控制信号，工业以太网控制器电路3与扩展EEPR0M电路4相连传输以太网 控制器双网口的配置信息，以太网接口电路5与工业以太网控制器电路3相连传输工业以太网 数据包。
所述的DSP电路6，包括TMS320F2812芯片，其中TMS320F2812芯片的数据线引脚D0-D15和地址线引脚A0-A11与工业以太网控制器电路3相连传输工业以太网数据包及其数据 存储地址，TMS320F2812芯片的数据线引脚D0-D15和地址线引脚A0-A13与双口RAM存储器电路 2相连传输工业以太网数据包及其数据存储地址，TMS320F2812芯片的控制线引脚CE0、 RD禾口 WE与工业以太网控制器电路3相连传输DSP电路6对工业以太网控制器电路3的控制信息， TMS320F2812芯片的控制线引脚CE2、 WE、 RD和RDY与双口RAM存储器电路2相连传输DSP电路6 对双口RAM存储器电路2控制信号。
如图2所示，所述的工业以太网控制器电路3，包括AX88783芯片、电阻R7-R9、 R23-R13、 R15、 R16、 R19、 R24-R26、 R29-R36，电容C3、 C15、 C16、 C21、 C24、 C33、 C35-C38和晶振XLAT1 。其中AX88783芯片的CSN引脚连接TMS320F2812芯片的引脚 /XZCS6AND7，为片选CEO信号，选择将数据映射到DSP电路的Zone6 (存储区6) ， AX88783芯 片的引脚WEN通过控制线WE连接TMS320F2812芯片的引脚XWE， AX88783芯片的引脚0EN通过控 制线RD连接TMS320F2812芯片的引脚XRD， AX88783芯片的引脚INT通过插针JP5可选择连接/不 连接TMS320F2812芯片的弓1脚XINT1 ， AX88783芯片的弓1脚ADDR0-ADDR11禾口DATAO-DATA15分别 通过地址线AO-A11和数据线D0-D15与TMS320F2812芯片相连；AX88783芯片的弓1脚P0—XTLN和 P0—XTLP之间连接晶振XLAT1 (25M)，晶振XLAT1与反馈电阻R31 (1M)并联，晶振XLAT1的引 脚分别通过电容C35 (27pF)和电容C36 (27pF)接地，AX88783芯片的弓1脚M0DE2、 M0DE1禾口 MODEO通过组合(000) 、 (001)或(010)来进行通讯数据位8位、16位或32位的选择，引 脚M0DE2通过电阻R33接地，引脚M0DE1通过插针JP9选择连接VCC33或者GND，弓1脚M0DE0通过 插针JP10选择连接VCC33或者GND;开关S1未闭合时，复位引脚RST—N通过电阻R26连接VCC33 ，当S1闭合时，复位引脚RST—N通过电阻R29和电容C24组成的电路接地，AX88783芯片的引脚 PO—RSET—BG和引脚P1—RSET—BG分别通过电阻R9和电阻R19接地，AX88783芯片的引脚V18通过 电阻R32连接电容C37和电容C38组成的并联电路接地，AX88783芯片的引脚VCCAH通过电容 C33接地。AX88783芯片的弓1胆卩P0—TXOP、 P0—TXON、 P0—RXIP、 P0—RXIN分另腿过TPlTX+、 TPITX-、 TPlRX+、 TPlRX-与以太网接口电路5相连传输工业以太网数据包。
所述的以太网接口电路5，包括第一接口电路和第二接口电路，其中第一接口电路 和第二接口电路分别与工业以太网控制器电路3相连传输工业以太网数据包。
所述的第一接口电路和第二接口电路相同。如图3所示，所述的第一接口电路包括隔 离变压器和RJ45接口，其中隔离变压器的输入引脚l、 3、 6、 8与AX88783芯片的引脚 P0—TXOP、 P0—TXON、 P0—RXIP、 P0—RXIN相连传输TPTX信号禾口TPRX信号，隔离变压器的输出弓l 脚16、 14、 11、 9与RJ45接口的引脚TX+、 TX-、 RX+、 RX-相连传输RX信号和TX信号，RJ接口的弓1脚4和引脚5均与电阻R91相连，RJ接口的引脚7和引脚8均与电阻R93相连，隔离变压器的 引脚15与电阻R90相连，隔离变压器的引脚10与电阻R92相连，电阻R90、电阻91、电阻R92 和电阻R93均通过电容C92接地，RJ45接口的引脚GND通过电阻R94和电容C93的并联电路接地 ，隔离变压器的输入侧引脚2和引脚7分别通过电容C90和电容C91接地，隔离变压器的引脚4 、引脚5、引脚12和引脚13悬空。
如图4所示，所述的扩展EEPR0M电路4包括93C66芯片，其中93C66芯片的引脚CS、引 脚SK、引脚DI和引脚D0分别通过电阻R18、电阻R20、电阻R21和电阻R21与AX88783芯片的引 脚VCC33相连传输以太网控制器双网口的配置信息，93C66芯片的引脚VCC和引脚GND之间通过 电容C19相连，93C66芯片的引脚0RG通过电阻R23接地。
本实施例中电源电路l将+5V直流电源转换为+3. 3V和+1. 9V分别供电给双口RAM存储器电 路2和工业以太网控制器电路3; DSP电路6对工业以太网控制器电路3和双口RAM存储器电路2 进行初始化，并且进行传输数据的处理；双口RAM存储器电路2用于存储DSP电路6处理后的数 据或者暂时存储其他MCU传输进来的数据；扩展EEPR0M电路4用于初始化工业以太网控制器电 路3双网口的配置信息；工业以太网控制器电路3收到以太网接口电路5传来的数据，提示 DSP电路6收到以太网数据，接收到以太网读请求后将数据传送给DSP电路6;收到DSP电路6写 请求后，接收DSP电路6发送的以太网数据，通过以太网接口电路5将数据发送出去。
本实施例可通过工业以太网进行上位机和控制设备间的通讯，其中上位机向控制设备 传送数据时，首先上位机通过双绞线以以太网协议数据包格式将数据由以太网接口电路5传 送给工业以太网控制器电路3，工业以太网控制器电路3将数据包传送给DSP电路6， DSP电路 6对数据进行校验，取出有效数据传送给双口RAM存储器电路2，双口RAM存储器电路2将有效 数据暂时保存等待控制设备通过MCU接口读取数据；控制设备向上位机传送数据时，控制设 备通过MCU接口将待传送数据以工业以太网数据包格式写入双口RAM存储器电路2， DSP电路6 从双口RAM存储器电路2读取数据并且进行校验，取出有效数据传送给工业以太网控制器电路 3，工业以太网控制器电路3通过以太网接口电路5经以太网线传送给上位机。
本实施例通过使用两个相同的该系统A和该系统B还可通过工业以太网进行控制设备C和 控制设备D间的通讯，S卩控制设备C通过MCU接口将待传送数据以以太网协议数据包格式写 入系统A的双口RAM存储器电路2 ，系统A的DSP电路6从系统A的双口RAM存储器电路2读取数据 并且进行校验，取出有效数据传送给系统A的工业以太网控制器电路3，该工业以太网控制器 电路3通过系统A的以太网接口电路5连接系统B的以太网接口电路5将数据包传输给系统B的工 业以太网控制器电路3，系统B的工业以太网控制器电路3将数据包传送给系统 的DSP电路6，系统B的DSP电路6对数据进行校验，取出有效数据传送给系统B的双口RAM存储器电路2，系统 B的双口RAM存储器电路2将数据暂时保存等待控制设备D通过MCU接口读取数据。
本实施例通讯方便，不需要安装特殊的驱动程序就可以与上位机通讯；可接入以太网络 ，支持远距离通讯；系统结构轻便，网络不需要配备服务器，通过该系统就可以脱离主机实 现不同设备间的通讯；应用范围广泛，适用于各种工业以太网协议；即插即用，目前所有的 计算机主机板上都有以太网接口 ，因此该系统可以方便的连接上位机和其他控制设备。
权利要求
1.一种工业以太网通讯系统，其特征在于，包括电源电路、双口RAM存储器电路、工业以太网控制器电路、扩展EEPROM电路、以太网接口电路和DSP电路，其中电源电路与双口RAM存储器电路相连传输电源电压，电源电路与工业以太网控制器电路相连传输电源电压，DSP电路与双口RAM存储器电路相连传输工业以太网数据包和DSP电路对双口RAM存储器电路控制信号，DSP电路与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包和DSP电路对工业以太网控制器电路的控制信号，工业以太网控制器电路与扩展EEPROM电路相连传输以太网控制器双网口的配置信息，以太网接口电路与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包。
2.根据权利要求l所述的工业以太网通讯系统，其特征是，所述的 DSP电路，包括TMS320F2812芯片，其中TMS320F2812芯片的数据线引脚D0-D15和地址线 引脚A0-A11与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包及其数据存储地址， TMS320F2812芯片的数据线引脚D0-D15和地址线引脚A0-A13与双口RAM存储器电路相连传输工 业以太网数据包及其数据存储地址，TMS320F2812芯片的控制线引脚CE0、 RD和WE与工业以太 网控制器电路相连传输DSP电路对工业以太网控制器电路的控制信息，TMS320F2812芯片的控 制线引脚CE2、 WE、 RD和RDY与双口RAM存储器电路相连传输DSP电路对工业以太网控制器电路 的控制信息。
3.根据权利要求l所述的工业以太网通讯系统，其特征是，所述的工 业以太网控制器电路，包括AX88783芯片，其中AX88783芯片引脚CS、 SK、 DI、 DO与扩展 EEPROM电路相连传输以太网控制器双网口的配置信息，引脚PO—TXOP、 P0—TXON、 P0—RXIP、 P0—RXIN、 P1—TXOP、 PI—TXON P1—RXIP、 P1—RXIN与以太网接口电路相连传输工业以太网数据 包。
4.根据权利要求l所述的工业以太网通讯系统，其特征是，所述的扩 展EEPROM电路，包括93C66芯片，其中93C66芯片的引脚CS、 SK、 DI、 DO与工业以太网控 制器电路相连传输以太网控制器双网口的配置信息。
5.根据权利要求l所述的工业以太网通讯系统，其特征是，所述的以 太网接口电路，包括第一接口电路和第二接口电路，其中第一接口电路和第二接口电路 分别与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包；所述的第一接口电路和第二接口电路相同，均包括隔离变压器和RJ45接口，其中 隔离变压器的输入引脚l、 3、 6、 8与工业以太网控制器电路相连传输TPTX信号和TPRX信号， 隔离变压器的输出引脚9、 11、 14、 16与RJ45接口相连传输RX信号和TX信号，RJ45接口与工 业以太网总线相连传输工业以太网数据包。
全文摘要
本发明公开了一种工业以太网通讯系统，包括电源电路、双口RAM存储器电路、工业以太网控制器电路、扩展EEPROM电路、以太网接口电路和DSP电路。其中电源电路分别与双口RAM存储器电路和工业以太网控制器电路相连传输电源电压，DSP电路与双口RAM存储器电路相连传输工业以太网数据包和控制信号，DSP电路与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包和控制信号，工业以太网控制器电路与扩展EEPROM电路相连传输以太网控制器双网口的配置信息，以太网接口电路与工业以太网控制器电路相连传输工业以太网数据包。本发明不需要安装特殊的驱动程序；可接入以太网络；网络不需要配备服务器；应用范围广泛，适用于各种工业以太网协议；可以连接上位机和其他控制设备。
文档编号H04L12/40GK101674216SQ20091030910
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者崔如娜, 伟 张, 坤 李, 杨煜普, 进 马 申请人:上海交通大学