专利名称：一种内嵌硬件协议内核的工业以太网模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业以太网模块，尤其是一种能连接PLC的内嵌硬件协议内 核的工业以太网模块。
背景技术：
据美国权威调查机构ARC报告指出，以太网(EtherNet)不仅继续垄断商业计 算机网络通信和工业控制系统的上层网络通信市场，也必将领导未来现场总线的发展， EtherNet和TCP/IP将成为器件总线和现场总线的基础协议。在我国，几乎绝大部分的局域 网都采用以太网技术。目前全球企业用户的90%以上都采用以太网接入，这已成为企业用 户的主导接入方式。 但是由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的 要求，将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的网络数据传输的确定性、实时性、可靠 性等缺陷。目前已采用多种方法来改善以太网的性能和品质，以满足工业领域的要求。但 市面上的工业以太网模块仍然存在如下的问题 1、一般的工业以太网模块需要开发人员自己编写工业TCP/IP以太网协议，不仅 开发周期长，而且较难保证软件协议的兼容性，还要耗费CPU的硬件资源和降低其工作效 率，进而影响网络控制的实时性。 2、面对恶劣的工控环境，软件协议的以太网模块可靠性受到的影B向，从而降低网
络控制系统的安全性。 3、硬件设计线路复杂，成本高。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种内嵌硬件协议内核的 工业以太网模块，该模块与PLC结合，能使PLC方便地接入以太网中，实现工业自动化控制 设备的网络功能。 按照本实用新型提供的技术方案，所述内嵌硬件协议内核的工业以太网模块，包
括内嵌硬件TCP/IP内核的网络集成电路和用于保存以太网模块的MAC层的硬件地址的
FLASH电路连接到PLC总线接口电路的地址总线、数据总线、控制总线上；FLASH电路上连接
FLASH写入口 ；内嵌硬件TCP/IP内核的网络集成电路连接RJ-45接口电路。 所述地址总线、数据总线、控制总线三种总线通过集成电路SN74LVC4245进行电
平转换。所述集成电路SN74LVC4245的Al-A8脚连接PLC, Bl-B2脚连接以太网。所述RJ-45接口电路为10/100M标准接口方式的集成RJ-45以太网插座。 本实用新型的优点是采用硬件TCP/IP内核，縮短开发周期，而且比软件协议更
加稳定、可靠；硬件电路简单，成本低；是一种高可靠性、成本低廉、开发周期很短、完全兼
容性的工业以太网方案，十分方便地使PLC组建工控网络系统。
图1是本实用新型的电路框图。 图2是电平转换芯片的电路连接图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 如图1所示本实用新型包括PLC接口电路、FLASH电路及其写入口 、硬件TCP/IP 内核的网络集成电路和RJ-45接口电路，各部分具体描述如下 1 、PLC接口电路采用总线方式，包括数据总线D[0:7]、地址总线A[0:10]和控制总 线/CS0、 /WRO和/RDO。三种总线通过集成电路SN74LVC4245进行电平转换，如图2所示。 2、FLASH芯片用来保存以太网模块的MAC层的硬件地址，作为本机的物理地址， MAC地址由写入口载入到FLASH中，FLASH共用数据总线D[0:7]和地址总线A[0:10]。 3、内嵌硬件TCP/IP内核的网络芯片，通过数据总线DR[0:7]、地址总线AR[0:1 ]和 控制总线/CS、/WR和/RD与PLC进行数据交换。该网络芯片能支持4个独立的端口同时连 接、内嵌以太网物理层支持全双工/半双工模式的自动应答功能、支持信号线极性交叉的 自动极性识别。 芯片SN74LVC4245把5V信号Al-A8转换为3. 3V的B1-B2信号，因为PLC提供
的信号都是5V的，而以太网模块是3. 3V的信号，所以必须5V电平转换为3. 3V，数据总
线D、地址总线A和控制总线/CS0 、 /WR0和/RDO信号一共是22个，用3片
SN74LVC4245就可以提供3X8 = 24个信号，3片SN74LVC4245就可以满足把这三种总线电
平进行转换了。连接时PLC的信号连接A1-A8，以太网的信号连接到B1-B2。 4、以太网模块的外部接口采用10/100M标准接口方式的集成RJ-45以太网插座，
该接口内置网络变压器。 工作原理如下PLC上电后，对网络芯片寄存器的操纵方式如下是，先把/CS置低 电平导通网络芯片，把读写的地址通过ARO、 AR1写入的地址寄存器，然后对数据寄存器进 行读写。PLC首先通过总线设置模式寄存器、中断屏蔽寄存器、重发时间寄存器、重发计数 寄存器，然后通过总线对网络芯片设置相关网络信息，如网关地址寄存器、本机物理地址 寄存器、子网掩码寄存器、本机IP地址寄存器。其中，PLC读取FLASH中保存的本机MAC地 址，然后通过总线把MAC地址保存到网络芯片的本机物理地址寄存器。PLC对网络芯片的端 口模式寄存器进行协议类型设置来选择通信模式，接着网络芯片就可以与Internet进行 连接，硬件TCP/IP内核电路能自动解码通信数据并且保存在接收寄存器供PLC读取，硬件 TCP/IP内核电路同样对PLC保存在发送寄存器中的数据进行自动编码后发送到以太网上， 从而进行网络数据的处理和交换。
权利要求一种内嵌硬件协议内核的工业以太网模块，其特征是包括内嵌硬件TCP/IP内核的网络集成电路和用于保存以太网模块的MAC层的硬件地址的FLASH电路连接到PLC总线接口电路的地址总线、数据总线、控制总线上；FLASH电路上连接FLASH写入口；内嵌硬件TCP/IP内核的网络集成电路连接RJ-45接口电路。
2. 如权利要求1所述的一种内嵌硬件协议内核的工业以太网模块，其特征是所述地 址总线、数据总线、控制总线三种总线通过集成电路SN74LVC4245进行电平转换。
3. 如权利要求1所述的一种内嵌硬件协议内核的工业以太网模块，其特征是所述集 成电路SN74LVC4245的Al-A8脚连接PLC, B1-B2脚连接以太网。
4. 如权利要求1所述的一种内嵌硬件协议内核的工业以太网模块，其特征是所述 RJ-45接口电路为10/100M标准接口方式的集成RJ-45以太网插座。
专利摘要本实用新型涉及一种工业以太网模块，尤其是一种能连接PLC的内嵌硬件协议内核的工业以太网模块，其包括内嵌硬件TCP/IP内核的网络集成电路和用于保存以太网模块的MAC层的硬件地址的FLASH电路连接到PLC总线接口电路的地址总线、数据总线、控制总线上；FLASH电路上连接FLASH写入口；内嵌硬件TCP/IP内核的网络集成电路连接RJ-45接口电路。本实用新型的优点是采用硬件TCP/IP内核，缩短开发周期，而且比软件协议更加稳定、可靠；硬件电路简单，成本低；是一种高可靠性、成本低廉、开发周期很短、完全兼容性的工业以太网方案，十分方便地使PLC组建工控网络系统。
文档编号H04L12/28GK201499185SQ20092023414
公开日2010年6月2日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者严金荣, 费建林, 黄剑颖, 黄建江 申请人:光洋电子(无锡)有限公司