工业通讯三网合一装置及其工作方法与流程

本发明属于工业通讯技术领域，具体涉及一种工业通讯三网合一装置及其工作方法。

背景技术：

随着科技的发展，以太网技术在工业场合得到了发展和使用。工业以太网如同其名，指的是应用于工业配置的以太网，它们通常需要更稳定可靠的连接器、电缆，以及更高的确定性，确定性最为重要。而为了获得更高的确定性，工业以太网在使用以太网时，会使用专用协议，目前较受欢迎的工业以太网协议包括：profinet、ethernet/ip、ethercat。

相关技术中，业界主要使用的方案是：以三种通讯方式各自的技术供应商提供基于芯片的硬件解决方案，用户需要针对三种通讯方式购买三种不同的芯片，设计三种不同的软、硬件产品，以实现销售。

比如一个生产编码器的厂家，如果希望对用户提供具有以上三种通讯方式的产品，则该编码器厂家需要做分别购买：profinet芯片、ethernet/ip芯片、ethercat芯片的开发包，进行软、硬件开发，设计成为产品，测试完成后推向市场；也就是说，用户需要针对三种通讯方式购买三种不同的芯片，设计三种不同的软、硬件产品，以实现销售，采用这种方式不仅流程繁琐且研发成本及生产成本高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工业通讯三网合一装置及其工作方法，以解决现有技术中的通讯方式流程繁琐且研发成本及生产成本高的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种工业通讯三网合一装置，包括：以太网接口、fpga芯片以及控制芯片，所述fpga芯片一端与所述以太网接口连接，另一端与所述控制芯片连接；所述fpga芯片包括：

以太网phy驱动模块，用于连接以太网接口并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块；

以太网底层协议栈模块，用于对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块；

三网专用协议栈模块，用于对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块；

用户数据接口模块，用于将第二内部数据块发送至控制芯片。

进一步的，所述fpga芯片还包括：

网络变压器，用于隔离外部干扰信号；

所述网络变压器一端与所述以太网接口连接，另一端与所述以太网phy驱动模块连接。

进一步的，所述将网络电平信号整合成数据包，包括：

将网络电平信号整合成二进制位码；

将所述二进制位码按照以太网编码组合成16进制的字节数值；

将所述字节数值打包成数据包。

进一步的，所述对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块，包括：

对所述数据包按照tcp/ip的数据格式进行校验和分析；

判断所述数据包是否通过tcp/ip的数据格式的校验；

如果通过校验，则对所述数据包进行剥离，获取第一内部数据块。

进一步的，对所述数据包按照tcp/ip的数据格式进行校验和分析，包括：

对所述数据包按照tcp/ip的校验方法进行crc校验。

进一步的，所述对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块，包括：

将第一内部数据块按照以太网的数据格式进行校验和分析；

判断所述第一内部数据块是否通过以太网的数据格式校验；

如果通过校验，则对所述第一内部数据块进行剥离，获取第二内部数据块。

进一步的，所述以太网的数据格式，包括：

profinet协议、ethernet/ip协议、ethercat协议。

进一步的，所述fpga芯片与所述控制芯片之间通过spi总线连接。

本申请实施例提供一种工业通讯三网合一装置的工作方法，包括：

接收网络电平信号整合成数据包；

对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块；

对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块；

输出所述第二内部数据块。

进一步的，在对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块之前，还包括：

隔离所述网络电平信号之外的干扰信号。

本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：

通过将终端设备接入profinet、ethernet/ip、ethercat这三种工业网络，解决了三种通讯方式需要研发三种不同方案的问题，不仅流程简单而且极大的降低了用户的研发成本、生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种工业通讯三网合一装置的结构示意图；

图2为本发明以太网底层协议栈模块的工作流程图；

图3为本发明三网专用协议栈模块的工作流程图；

图4为本发明一种工业通讯三网合一的工作方法的步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的工业通讯三网合一装置及其工作方法。

如图1所示，本申请实施例中提供的工业通讯三网合一装置，包括：以太网接口1、fpga芯片2以及控制芯片3，所述fpga芯片2一端与所述以太网接口1连接，另一端与所述控制芯片3连接；所述fpga芯片2包括：

以太网phy驱动模块21，用于连接以太网接口1并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块22；

以太网底层协议栈模块22，用于对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块23；

三网专用协议栈模块23，用于对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块24；

用户数据接口模块24，用于将第二内部数据块发送至控制芯片3。

工业通讯三网合一装置的工作原理为：以太网phy驱动模块21连接以太网接口1并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块22，以太网底层协议栈模块22对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块23，三网专用协议栈模块23对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块24，用户数据接口模块24将第二内部数据块发送至控制芯片3。其中以太网phy驱动模块21、以太网phy驱动模块21、以太网底层协议栈模块22、三网专用协议栈模块23以及用户数据接口模块24依次连接。以太网接口1可以采用两个。

一些实施例中，所述fpga芯片2还包括：

网络变压器，用于隔离外部干扰信号；

所述网络变压器一端与所述以太网接口1连接，另一端与所述以太网phy驱动模块21连接。

一些实施例中，所述将网络电平信号整合成数据包，包括：

将网络电平信号整合成二进制位码；

将所述二进制位码按照以太网编码组合成16进制的字节数值；

将所述字节数值打包成数据包。

具体的，以太网phy驱动模块21”主要连接外部的以太网接口1，一般是2个以太网口。以太网接口1进入网络电平信号，网络电平信号经过网络变压器以隔离外部干扰信号，以将网络电平信号信号送入fpga芯片2。在进入fpga芯片2后以太网phy驱动模块21将网络电平信号整合成二进制位码，然后按照以太网编码组合成一串16进制的字节数值，完成这些工作后，将字节数值打包传送给“以太网底层协议栈模块22”。

优选的，所述对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块，包括：

对所述数据包按照tcp/ip的数据格式进行校验和分析；

判断所述数据包是否通过tcp/ip的数据格式的校验；

如果通过校验，则对所述数据包进行剥离，获取第一内部数据块。

具体的，以太网底层协议栈模块22主要按照tcp/ip的数据格式进行校验和分析，如果通过tcp/ip的格式校验，则认为数据包接收正确，将剥离后的内部数据块传送给三网专用协议栈模块23。

优选的，对所述数据包按照tcp/ip的数据格式进行校验和分析，包括：

对所述数据包按照tcp/ip的校验方法进行crc校验。

如图2所示，以太网底层协议栈模块22具体的工作流程是，

判断数据包是否为tcp/ip数据包；

如果是，则对数据包按照tcp/ip的校验方法进行crc校验；

如果不是，则返回错误码；

如果通过校验，则将数据包去掉帧头帧尾，获取剥离后的第一内部数据块；

如果不能通过验证，则返回错误码。

一些实施例中，所述对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块，包括：

将第一内部数据块按照以太网的数据格式进行校验和分析；

判断所述第一内部数据块是否通过以太网的数据格式校验；

如果通过校验，则对所述第一内部数据块进行剥离，获取第二内部数据块。

优选的，所述以太网的数据格式，包括：

profinet协议、ethernet/ip协议、ethercat协议。

具体的，如图3所示，三网专用协议栈模块23的工作流程为：

先判断第一内部数据块按照那种专用协议进行解析；

判断第一内部数据块是否为profinet协议；

如果不是，则判断第一内部数据块是否为ethernet/ip协议；

如果不是，则判断第一内部数据块是否为ethercat协议；

当第一内部数据块不属于上述三种协议之中的任意一种协议时，返回错误码；

当判断第一内部数据块属于profinet协议、ethernet/ip协议、ethercat协议中的任意一种协议时，则进行下一步；

对第一内部数据块进行相应协议的校验；

如果通过相应协议的校验，则对第一内部数据进行剥离，即对协议数据进行处理，获取第二内部数据。

如果不能通过相应协议的校验，则返回错误码。

通过上述流程，本申请实现将profinet、ethernet/ip、ethercat协议三种工业网络集成在一起，解决了三种通讯方式需要研发三种不同方案的问题，不仅流程简单而且极大的降低了用户的研发成本、生产成本。

本申请提供的工业通讯三网合一装置，所述fpga芯片2与所述控制芯片3之间通过spi总线连接。

如图4所示，本申请提供一种工业通讯三网合一的工作方法，包括：

s101，接收网络电平信号整合成数据包；

s102，对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块；

s103，对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块；

s104，输出所述第二内部数据块。

具体的，接收网络电平信号整合成数据包，对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块，对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块，输出所述第二内部数据块。

优选的，在对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块之前，还包括：

隔离所述网络电平信号之外的干扰信号。

具体的，步骤隔离所述网络电平信号之外的干扰信号位于步骤s101，接收网络电平信号整合成数据包与步骤s102，对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块之间。

综上所述，本发明提供一种能够将profinet协议、ethernet/ip协议、ethercat协议三合一的会车工业通讯三网合一装置，包括以太网phy驱动模块连接以太网接口并将网络电平信号整合成数据包发送给所述以太网底层协议栈模块；以太网底层协议栈模块对所述数据包进行校验和分析，获取第一内部数据块并发送至所述三网专用协议栈模块；三网专用协议栈模块对所述第一内部数据块进行校验和分析，获取第二内部数据块并发送至所述用户数据接口模块；用户数据接口模块将第二内部数据块发送至控制芯片；本发明将终端设备接入profinet、ethernet/ip、ethercat这三种工业网络，解决了三种通讯方式需要研发三种不同方案的问题，不仅流程简单而且极大的降低了用户的研发成本、生产成本。

可以理解的是，上述提供的方法实施例与上述的工业通讯三网合一装置实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(装置)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的工业通讯三网合一装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令工业通讯三网合一装置的制造品，该指令工业通讯三网合一装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。