专利名称：一种EtherCAT协议与Profibus-DP协议通信转换的网关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于微处理器的实时工业以太网EtherCAT协议与 ftx)fibUS-DP协议进行数据通信转换的网关，属于工业自动化控制领域。
背景技术：
随着实时工业以太网技术的日益广泛推广，用于办公及信息自动化的以太网技术开始逐渐向下延伸，直接应用于现场设备的自动化控制。EtherCAT(Ethernet for Control and Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时、高速以太网通信协议。它具有传输容量大、传输速度快、时钟同步性高、 实现成本低、开放性好等特点。它已经作为标准化的技术，是国际标准IEC/PAS6M07以及 IS01574-4的一部分。EtherCAT使用全双工lOOMb/s以太网，系统由一个通信主站和若干从站通信节点组成。主站使用标准的以太网控制器，协议和驱动程序由软件实现。从站通信节点使用转发器处理技术。Profibus (Process Field Bus)总线是一种比较有影响的现场总线技术，它符合欧洲标准EN50170。Profibus-DP (Decentralized Periphery)协议是经过优化的高速通信连接，专为自动控制系统和设备级分散1/0之间通信设计。EtherCAT实时工业以太网协议与ftx)fibuS-DP协议是两种不同的通信协议，因此当自动化系统中同时存在EtherCAT工业以太网协议和ftx)fibUS-DP协议时，不能直接进行互联通信，需要设计一种网关来解决这个问题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，实现KherCAT实时工业以太网协议与 Profibus-DP协议的直接互联通信。本实用新型的技术方案是一种EtherCAT协议与ftOf ibus_DP协议通信转换的网关，其特征在于包括 EtherCAT协议收发器(PHY)、EtherCAT协议控制器、ARM中央控制器、公共数据存储芯片， Profibus-DP主站通信模块。所述的ARM中央控制器分别与KherCAT协议控制器和公共数据存储芯片双向连接；所述的KherCAT协议控制器通过KherCAT协议收发器与KherCAT 工业以太网双向连接；所述的ftx)fibUS-DP主站通信模块与公共数据存储芯片和ftOfibus 总线双向连接。所述的ARM中央控制器可以是以下三种之一a. ARM7嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM7处理器内核；b. ARM9嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM9处理器内核；c.其他ARM系列嵌入式处理器。所述ARM中央控制器分别与ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10相连。
3[0013]本实用新型的有益效果是，提出一种EtherCAT协议与ftx)fibuS — DP协议通信转换的网关，解决EtherCAT实时工业以太网协议与ftx)fibuS — DP协议通信互联转换的问题；使用ARM系列嵌入式处理器作为中央控制器，实现简单，功能全面，运行稳定，成本低廉
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图1是本实用新型的基本架构和工作原理；图2是本实用新型的电路结构。图中1. EtherCAT协议收发器，2. EtherCAT协议控制器，3. ARM中央控制器，4.公共数据存储芯片，5. Profibus-DP主站通信模块，6. ARM中央控制器外围电路，7.配置信息存储器，8.数据存储器，9.程序存储器，10.显示。
具体实施方式
结合附图对本实用新型进行详细描述。如图1所示，一种EtherCAT协议与 Profibus-DP协议通信转换的网关，包括EtherCAT协议收发器1、EtherCAT协议控制器2、 ARM中央控制器3、公共数据存储芯片4 Jrofibus-DP主站通信模块5。所述的ARM中央控制器3分别与EtherCAT协议控制器2和公共数据存储芯片4双向连接；所述的EtherCAT 协议控制器2通过KherCAT协议收发器1与KherCAT工业以太网双向连接；所述的 Profibus-DP主站通信模块5与公共数据存储芯片4和ftx)fibUS总线双向连接。本实用新型的通信方法，包括EtherCAT协议数据转换成ibus_DP协议数据的方法和ibus-DP协议数据转换成EtherCAT协议数据的方法，具体包括以下步骤EtherCAT协议数据转换成ftx)fibuS-DP协议数据=EtherCAT协议收发器1将接收的KherCAT数据发送至KherCAT协议控制器2 ；EtherCAT协议控制器2根据KherCAT 协议规定，接收EtherCAT数据帧；ARM中央控制器3读取EtherCAT协议控制器2中的数据，经过逻辑运算处理，生成ftx)fibUS-DP协议数据，然后将数据写入公共数据存储芯片4 ； Profibus-DP主站通信模块5读取ARM中央控制器3写入公共数据存储芯片4中的数据，根据ftx)fibuS-DP协议的规定，经过编码生成ftx)fibuS-DP数据帧，发送到ftOfibus总线。Profibus-DP协议数据转换成KherCAT协议数据frofibus_DP主站通信模块5 接收ftOfibus总线的数据帧，根据ftx)fibUS-DP协议规定，将接收到的数据写入公共数据存储芯片4 ；ARM中央控制器3读取公共数据存储芯片4中的数据，经过逻辑运算处理，生成 EtherCAT协议数据，然后将数据写入KherCAT协议控制器2 ；EtherCAT协议控制器2根据 EtherCAT协议的规定，读取ARM中央控制器3写入EtherCAT协议控制器2中的数据，经过编码生成EtherCAT数据帧；EtherCAT协议收发器1接收EtherCAT协议控制器2的数据帧并发送到KherCAT工业以太网。结合图1和图2对本实用新型的电路及其工作原理做进一步说明本实用新型的电路包括KherCAT协议控制电路，Prof ibus_DP协议控制电路，ARM中央控制器3及其外围接口电路。具体电路分类如下如图1所示=EtherCAT协议控制电路是KherCAT工业以太网和ARM中央控制器 3接口的主要控制电路，主要包括EtherCAT协议收发器1，EtherCAT协议控制器2和其与
4ARM中央控制器3的接口电路。ARM中央控制器3通过标准的总线读写来控制EtherCAT协议控制器2发送或接收EtherCAT的数据，EtherCAT协议控制器2负责总线的监视和管理、 发送或接收数据、编码或解码数据帧。EtherCAT协议收发器1负责将收发的数据转换成符合EtherCAT物理层规定的电信号，同时对EtherCAT的协议控制电路进行隔离和保护。Profibus-DP协议控制电路是ftOfibus总线和ARM中央控制器3接口的主要控制电路，主要包括ibus-DP主站通信模块5，公共数据存储芯片4和其与ARM中央控制器 3的接口电路。ARM中央控制器3通过标准的总线读写公共数据存储芯片4中的数据，以实现与ibus-DP主站通信模块5之间的数据交换。ibus-DP主站通信模块5负责 Profibus总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧，负责将收发的数据转换成符合ftOfibus - DP协议物理层规定的电信号，同时对ftx)fibuS-DP协议控制电路进行隔离和保护。如图2所示ARM中央控制器3及其外围电路实现了网关的中央控制功能，主要包括ARM中央控制器3、ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10。ARM系列处理器内核是32位的RISC处理器，支持Thumb (16位)/ARM (32 位)双指令集，主要负责运行用户的应用程序。程序存储器9由非易失性闪存(FLASH)或非易失铁电存储器(F-RAM)组成，永久保存应用程序；数据存储器8由同步动态随即访问存储器(SDRAM)组成，用于代码运行时的内存分配及实时数据的存储。配置信息存储器7由非易失铁电存储器(F-RAM)组成，存储总线配置信息数据、用户配置信息及用户需永久保存的数据信息。用户可以通过编程工具进行应用存储器的编写和编译，生成二进制代码文件后， 通过网络接口、串口或JTAG接口下载至程序存储器9中，ARM中央控制器3将自动加载并执行用户应用程序，对总线进行逻辑处理，并进行管理及显示10等其他功能。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
权利要求1.一种EtherCAT协议与ftx)fibuS-DP协议通信转换转换的网关，其特征在于包括EtherCAT协议收发器、EtherCAT协议控制器、ARM中央控制器、公共数据存储芯片、 Profibus-DP主站通信模块，所述ARM中央控制器分别与KherCAT协议控制器和公共数据存储芯片双向连接；所述的KherCAT协议控制器通过KherCAT协议收发器与KherCAT工业以太网双向连接；所述的I^rofibus-DP主站通信模块与公共数据存储芯片和ftOfibus总线双向连接。
2.根据权利要求1所述的EtherCAT协议与ibus_DP协议通信转换的网关，其特征在于所述ARM中央控制器为以下三种之一a.ARM7嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM7处理器内核；b.ARM9嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM9处理器内核；c.其他ARM系列嵌入式处理器。
3.根据权利要求1所述的EtherCAT协议与ibus_DP协议通信转换的网关，其特征在于所述ARM中央控制器分别与ARM中央控制器外围电路、配置信息存储器、数据存储器、程序存储器、显示相连。
专利摘要本实用新型公开了一种EtherCAT协议与Profibus-DP协议通信转换的网关，所述的网关包括EtherCAT协议控制器、EtherCAT收发器、ARM中央控制器、公共数据存储芯片、Profibus-DP主站通信模块。ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和公共数据存储芯片双向连接；EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；Profibus-DP主站通信模块与公共数据存储芯片和Profibus总线双向连接。本实用新型通过ARM中央控制器实现了EtherCAT协议控制器与Profibus-DP主站通信模块的数据交换，解决了EtherCAT实时工业以太网协议与Profibus-DP协议通信互联转换的问题。
文档编号H04L12/66GK202206415SQ20112030811
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者王丹麟, 谢李丹, 邬东晓, 鹿海霞 申请人:国电南京自动化股份有限公司