EPA片上系统、EPA通信系统及通信方法与流程

本发明涉及EPA通信技术，尤其涉及一种EPA片上系统、EPA通信系统及通信方法。

背景技术：

工业自动化行业的以太网标准(Ethemet for Plant Automation，EPA)，是Ethernet、TCP/IP等商用计算机通信领域的主流技术直接应用于工业控制现场设备间的通信，并在此基础上，建立的应用于工业现场设备间通信的开放网络通信平台。EPA通信模块皆以EPA核为核心，与微处理器、MAC模块以及存储模块等构成系统。现有的EPA片上系统也是以EPA协议栈为核心，与微处理器、存储模块以及片上总线构成，但是现有的EPA片上系统有如下缺点：

1、只是简单的实现了EPA的通信调度以及时钟同步功能，当网络中有一个设备故障需要更换时，必须将整个网络停下来进行设备更换才能继续通信，无法实现在线即插即用。

2、其组态也通常是基于EPA组态软件进行，组态方式单一，且用户在使用前需学会组态软件使用，联网通信的时候只能支持EPA报文的收发通信，如果有其他类型的报文出现则EPA调度通信将会混乱出错。

3、在总线架构上，EPA核与CPU都连接在同一个片内总线上，EPA通信数据量较大时总线会被EPA核占有，此时CPU如果需要从MEM中读取数据或者写入数据时将处于一直等待状态，实时性受到影响。

4、组态EPA系统时，用户需对每个模块进行通信时间槽以及周期时间等参数的计算和分配，组态工作繁琐且容易出错。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种EPA片上系统、EPA通信系统及通信方法，可实现混合通信。

为解决上述问题，本发明提出一种EPA片上系统，包括EPA模块、CPU模块、存储模块和AHB总线；所述EPA模块、CPU模块、存储模块连接所述AHB总线；

所述存储模块，用以存储报文，并提供读写访问；

所述CPU模块，用以在片上系统被选定为主控片上系统时，获取组态配置报文，并将组态配置报文下发给网络中的从动片上系统，或者，在片上系统被选为从动片上系统时，接收所述主控片上系统下发的组态配置报文；根据所述组态配置报文中的网络容量、网络拓扑结构及设备ID，确定对所述EPA模块的配置信息，所述配置信息包括EPA模块的宏周期、链接关系及各个链接关系下的EPA模块之间的通信槽时间长度，所述宏周期被划分为RTE周期阶段、RTE非周期阶段、非RTE通信阶段；

所述EPA模块，用以根据所述CPU模块的配置信息进行组态配置，在所述RTE周期阶段、RTE非周期阶段内用于与其链接关系下的EPA模块之间的EPA报文数据通信，在所述非RTE通信阶段内用于接收或发送EPA报文或普通以太网报文，并对报文进行解析，传输至所述存储模块中以供所述CPU模块进行读取处理。

根据本发明的一个实施例，在所述非RTE通信阶段内，EPA模块通过发送扫描报文的方式扫描整个网络，接收网络中响应的普通以太网报文并解析，形成组态配置报文进行存储，所述CPU模块将组态配置报文发送至新接入的从动片上系统进行组态配置，以在不影响RTE通信情况下实现新EPA模块的即插即用。

根据本发明的一个实施例，所述组态配置报文为通过上位机下发的EPA报文或根据普通以太网报文解析形成，或为通过所述EPA模块在非RTE通信阶段内接收的普通以太网报文解析形成。

根据本发明的一个实施例，还包括AHB-LITE，EPA模块通过所述AHB-LITE实现与所述存储模块的数据传输，确保CPU模块同时能通过AHB总线实现与所述存储模块的数据传输。

根据本发明的一个实施例，所述EPA模块包括：EPA核单元、MAC单元、AHB接口单元、网络拓扑管理单元和通信接口单元；

所述通信接口单元用于接入网络；

所述MAC单元连接所述通信接口，用于传输EPA报文或者普通以太网报文，实现EPA通信或以太网通信；

所述AHB接口单元，连接AHB总线，用于接收所述CPU模块的配置信息；

所述EPA核单元，用以根据所述配置信息进行配置，在不同周期阶段选通所述MAC单元传输的EPA报文或普通以太网报文，进行报文解析通过AHB-LITE写到存储模块上。

根据本发明的一个实施例，所述EPA模块还用以在片上系统被选定为从动片上系统时，接收所述主动片上系统的EPA模块的组态配置报文进行相应配置，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内与其链接关系下的EPA模块之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于发送或接收EPA报文或普通以太网报文。

本发明还提供一种EPA通信系统，包括：EPA主控端和EPA从动端，所述EPA主控端和EPA从动端之间网络连接；

所述EPA主控端，用以获取组态配置报文，根据所述组态配置报文中的网络容量、网络拓扑结构及设备ID，确定RTE周期阶段、RTE非周期阶段、非RTE通信阶段及通信槽时间长度，根据设备ID分配链接关系，进行组态配置；通过组态报文下发给网络中的EPA从动端，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内与其链接关系下的EPA从动端之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于接收或发送EPA从动端的EPA报文或普通以太网报文；对接收的报文进行解析处理；

所述EPA从动端，用以接收所述EPA主控端的组态配置报文进行相应配置，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内与其链接关系下的EPA主控端或EPA从动端之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于发送或接收EPA报文或普通以太网报文。

根据本发明的一个实施例，还包括新EPA从动端，在网络通信过程中，插入网络；在所述非RTE通信阶段内，EPA主控端通过发送扫描报文的方式扫描整个网络，并接收网络中各EPA从动端响应的普通以太网报文，根据响应的普通以太网报文中的信息及现运行网络的配置信息，形成组态配置报文，根据新获得的组态配置报文对EPA主控端和新EPA从动端之间进行组态配置，以在不影响RTE通信情况下实现新EPA从动端的即插即用。

根据本发明的一个实施例，还包括上位机，通过网络下发组态配置报文至所述EPA主控端进行组态配置。

本发明还提供一种EPA通信方法，包括以下步骤：

S1：上位机通过网络下发组态配置报文至所述EPA主控端中；

S2：所述EPA主控端获取组态配置报文，根据所述组态配置报文中的网络容量、网络拓扑结构及设备ID，确定RTE周期阶段、RTE非周期阶段、非RTE通信阶段及通信槽时间长度，根据设备ID分配链接关系，进行组态配置，并通过组态报文将组态配置信息下发给网络中的EPA从动端；

S3：所述EPA从动端根据组态报文进行组态配置；

S4：组态完成后，进入通信状态，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内，根据链接关系，EPA主控端与EPA从动端或EPA从动端与EPA从动端之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内，EPA主控端接收或发送各EPA从动端的EPA报文或普通以太网报文。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S4中，在非RTE通信阶段内，EPA主控端发送扫描报文的方式扫描整个网络，并接收网络中各EPA从动端响应的普通以太网报文，根据响应的普通以太网报文中的信息及现运行网络的配置信息，形成组态配置报文。

根据本发明的一个实施例，还包括步骤S5：若有新的EPA从动端插入时，EPA主控端根据新获得的组态配置报文对新EPA从动端进行组态配置，将新EPA从动端的链接关系配置为主从通信。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S5中，EPA主控端新获得组态配置报文时，根据现有网络容量判断是否允许该新的EPA从动端接入网络，在网络容量未满的情况下，为该新的EPA从动端配置IP，并对新的EPA从动端进行组态配置。

根据本发明的一个实施例，当EPA主控端关闭EPA通信模式时，切换为普通以太网通信模式。

根据本发明的一个实施例，当网络出现故障时，EPA主控端根据RTE周期阶段接收到的周期报文进行判断，定位故障类型，并将故障通过实时通报或定时通报方式进行报告；所述实时通报为一旦出现状况立即通过事件报文、中断方式进行报告；所述定时通报为在约定周期内在周期FRT报文中添加状态数据进行报告。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：

EPA数据通信在以往的周期和非周期通信基础上增加了第三个非实时阶段，可支持除了EPA周期报文和非周期报文以外，兼容收发处理非EPA报文，使得片上系统除了可以支持上位机EPA组态软件进行组态配置，也可以支持通过普通以太网报文收发进行组态配置，打破了EPA组态软件的限制；同时，主控片上系统可以根据整个网络的规模以及数据量的情况来确定宏周期、模块通信时间槽、周期时间等参数，无需用户对每个EPA模块进行单独分配；

EPA模块兼容了普通以太网MAC的功能，可以在不收发EPA报文的时候充当普通以太网MAC，在组网状态下也可支持EPA报文与普通以太网报文的混合通信，打破了以往EPA通信的单一性和局限性；

通过普通以太网报文收发进行组态配置，使得EPA通信支持即插即用功能，主控片上系统定时地扫描是否有新EPA模块加入网络，当扫描到新模块后，对新设备进行IP分配和组态配置，为了不影响其他模块的通信，新模块的链接关系只是主从通信，即新模块只和主控片上系统进行通信数据交互，无需将整个网络停下来更换设备才能通信的问题；

CPU模块可以通过该AHB总线访问存储模块和EPA模块，EPA模块通过该AHB-LITE进行通信数据的读写，从而保证了CPU模块和EPA模块可以同时进行数据的读写，不会出现总线冲突，提高EPA通信的实时性。

附图说明

图1为本发明实施例的宏周期划分及数据传输示意图；

图2为本发明实施例的EPA片上系统的结构框图；

图3为本发明实施例的EPA模块的结构框图；

图4为本发明实施例的EPA通信方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参看图2，在一个实施例中，EPA片上系统包括EPA模块、CPU模块、存储模块和AHB总线。EPA模块、CPU模块、存储模块连接AHB总线，通过AHB总线实现数据的传输。片上系统分主时钟和从时钟，在网络中，片上系统可选定一个当作主控片上系统，其余作为从动片上系统。

存储模块包括片上FLASH、片上SRAM。片上系统还可以集成各种通信接口，通信接口例如包括CAN、I2C、SPI、UART、GPIO等接口，以及定时器、看门狗、中断控制器等系统资源，通过桥接装置连接到AHB总线上。

AHB：高级高性能总线(Advanced High-performance Bus)，属于AMBA总线体系一部分。AMBA：高级微控制器总线体系(Advanced Microcontroller Bus Architecture)是由ARM公司推出的一种流行的工业标准片上总线标准。

存储模块用来存储报文，并提供读写访问。EPA模块、CPU模块都可以通过AHB总线访问存储模块，读取或写入报文。存储模块存储的报文例如可以是组态配置报文、宏周期内收发的报文等，可以是预存的或通信过程中收发的，均可以存储在存储模块中。

CPU模块，用以在片上系统被选定为主控片上系统时，获取组态配置报文，并将组态配置报文下发给网络中的从动片上系统，或者，在片上系统被选为从动片上系统时，接收所述主控片上系统下发的组态配置报文；组态配置报文可以是上位机的EPA组态软件下发的，也可以根据普通以太网报文解析获得的信息以及现运行网络的配置信息计算获得的。

CPU模块根据组态配置报文中的网络容量、网络拓扑结构、及设备ID，确定对EPA模块的配置信息，可以根据整个网络的规模以及数据量智能的计算出宏周期、模块之间的通信槽时间长度、周期时间等参数，根据设备ID分配链接关系。

配置信息包括EPA模块的宏周期、链接关系及各个链接关系下的EPA模块之间的通信槽时间长度，宏周期被划分为RTE(实时)周期阶段、RTE非周期阶段、非RTE通信阶段。链接关系为网络中的EPA模块的数据传输关系，有数据传输的两个EPA模块之间便存在数据链接，链接关系可以根据设备ID进行分配，用户可通过上位机软件发送报文将各个模块之间的通信链接关系预存在主控片上系统的EPA模块中。通信槽时间长度为两个EPA模块之间传输一次数据的时间，一个周期被划分为多个通信槽。

在一个实施例中，配置信息可以包括EPA功能的开关信息、主时钟从时钟信息、宏周期、RTE周期时间、RTE非周期时间、非RTE通信时间、存储地址等。根据EPA功能的开关信息可以启动或关闭片上系统的EPA功能，在EPA功能启用时，进入EPA组态通信模式，而在EPA功能关闭时，EPA模块可作为普通以太网MAC使用，支持普通以太网报文的收发。根据主时钟从时钟信息可以用来实现时钟同步。

主控片上系统成为EPA主控端，其中的EPA模块根据CPU模块的配置信息进行组态配置，并通过组态报文将配置信息下发给网络中从动片上系统，完成EPA通信的组态过程。组态完成后的通信过程中，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内用于与其链接关系下的EPA模块之间的EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于接收或发送EPA报文或普通以太网报文，并对报文进行解析，传输至存储模块中以供CPU模块进行读取处理。具体的报文解析处理并不作为限制。

片上EPA模块提供了一系列的配置寄存器(AHB接口模块)，CPU模块可通过配置寄存器的方式配置EPA模块。作为嵌入式处理器的CPU模块通常采用通用的32位ARM内核，但也可以采用其它可用的微处理器。

从动片上系统接收主控片上系统的组态配置报文，CPU根据接收的组态配置报文对EPA模块进行相应配置，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内与其链接关系下的EPA模块之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于发送EPA报文或普通以太网报文。

EPA数据通信在以往的周期和非周期通信基础上增加了第三个阶段，可支持除了EPA周期报文和非周期报文以外，兼容收发处理非EPA报文；同时，主控片上系统可以根据整个网络的规模以及数据量的情况来确定宏周期、模块通信时间槽、周期时间等参数，无需用户对每个EPA模块进行单独分配。

EPA模块兼容了普通以太网MAC的功能，可以在不收发EPA报文的时候充当普通以太网MAC，在组网状态下也可支持EPA报文与普通以太网报文的混合通信，打破了以往EPA通信的单一性和局限性。

EPA通信数据的传输的宏周期被分为三个阶段，如图1所示，

阶段一：在RTE周期性数据传输时段(RTE周期阶段)，采用了基于角色平等的周期性数据调度方法，该阶段针对周期性发送的数据，每个设备都会定时定量的发送周期报文，报文中携带可以是实时数据，也可以是非实时数据，设备会在周期报文中申请非周期报文的优先级；

阶段二：在RTE非周期数据传输时段(RTE非周期阶段)，采用了基于优先级抢占式调度的非周期数据传输技术，通过该技术保证了EPA控制网络中数据传输的确定性；主设备根据所有设备申请的优先级进行判断，指定最高优先级的设备进行非周期报文的发送，每个非周期数据传输时间只允许一个设备发送非周期报文；

阶段三：非RTE数据传输阶段(非RTE通信阶段)，EPA除了支持具有EPA格式的报文以外，同时支持普通以太网报文，在非RTE通信阶段时间里，各设备可以发送普通以太网的非实时数据，不受EPA调度机制的限制，这使得EPA能更好的将确定性调度和普通以太网进行结合，实现混合通信。

周期报文按照组态好的RTE周期阶段和通信槽时间长度进行发送。同步报文作为非周期报文，用于EPA模块之间的时钟同步，时钟同步算法遵循IEEE1588协议。非RTE通信阶段内用于扫描报文、事件报文等非实时的报文收发，这些报文都可以是普通以太网报文。

在一个实施例中，在非RTE通信阶段内，EPA模块通过发送扫描报文的方式扫描整个网络，接收网络中响应的普通以太网报文并解析作为组态配置报文进行存储，所述CPU模块将组态配置报文发送至新接入的从动片上系统，实现从动片上系统的组态配置，以在不影响RTE通信情况下实现新EPA模块的即插即用。

主控片上系统可定时扫描网络内的从动片上系统，从动片上系统的EPA模块在接收到扫描报文后返回响应，响应的报文中带有源MAC地址、设备ID号、通信数据量等信息。主控片上系统的EPA模块收集各从动片上系统的EPA模块的信息，动态分配IP，并根据设备数以及数据量自动计算宏周期、各设备的发送偏移时间等参数，并通过组态报文的形式下发给各个从动片上系统的EPA模块，从动片上系统的EPA模块收到组态报文后解析并配置寄存器。

通过普通以太网报文收发进行组态配置，使得EPA通信支持即插即用功能，主控片上系统定时地扫描是否有新EPA模块加入网络，当扫描到新模块后，对新设备进行IP分配和组态配置，为了不影响其他模块的通信，新模块的链接关系只是主从通信，即新模块只和主控片上系统进行通信数据交互，无需将整个网络停下来更换设备才能通信的问题。

组态配置报文通过上位机下发，或通过EPA模块在非RTE通信阶段内接收的普通以太网报，根据普通以太网报文中的信息及现运行网络的配置信息形成。使得片上系统除了可以支持上位机EPA组态软件进行组态配置，也可以支持通过普通以太网报文收发进行组态配置，打破了EPA组态软件的限制。

在一个实施例中，EPA片上系统还包括AHB-LITE(简易AHB总线)，EPA模块通过AHB-LITE实现与存储模块的数据传输，确保CPU模块同时能通过AHB总线实现与存储模块的数据传输。

参看图2，CPU模块、EPA模块、FLASH和SRAM等连接在一条AHB总线上，EPA模块与SRAM之间有一条AHB-LITE。CPU模块可以通过该AHB总线访问存储模块和EPA模块，EPA模块通过该AHB-LITE进行通信数据的读写，从而保证了CPU模块和EPA模块可以同时进行数据的读写，不会出现总线冲突，提高EPA通信的实时性。

参看图3，EPA模块包括：EPA核单元、MAC单元、AHB接口单元、网络拓扑管理单元和通信接口单元。通信接口单元用于接入网络，可以通过网络拓扑管理单元来管理接口连接的网络拓扑关系。MAC单元连接通信接口，可以连接网络拓扑管理单元间接连接通信接口，用于传输EPA报文或者普通以太网报文，实现EPA通信或以太网通信。AHB接口单元连接AHB总线，用于接收CPU模块的配置信息，AHB接口单元可以为一系列寄存器，可对配置信息存储。EPA核单元，用以根据配置信息进行配置，在不同周期阶段选通MAC单元传输的EPA报文或普通以太网报文，进行报文解析通过AHB-LITE写到SRAM上的。

EPA模块包含MAC单元、通信接口单元，可支持星型、线性和环形网络。通信接口单元具有至少两组MII或RMII接口，可支持星型、线型、环型、独立双星型、冗余双星型等网络拓扑结构，可实现链路冗余，EPA模块在冗余链路模式下，支持冗余报文的判断和丢弃。EPA设备冗余接口不限于以太网MII/RMII接口，也可以采用其他可用的数据通信接口。MII接口模块不仅限于拓展两组MII/RMII接口，可以根据需要增减接口。

冗余通信链路包括：双星型和环型。其中双星型可支持普通以太网和EPA网络，环型只支持EPA网络。发送时：EPA模块将同样一份报文同时发送的A、B端口，由源MAC(或者源IP)+报文序号标识冗余报文。接收时：FRT报文、SYNC报文由硬件特殊处理，其中SYNC报文需要接收双份数据进行不同路径的线路延时计算，FRT在算线路偏差时也需进行两路计算，计算时判断选择线路延时A还是B，数据送出一份到SRAM；其余非周期报文分别从A、B端口送至CPU模块进行判断丢弃，硬件做CRC判断处理。

EPA协议栈的相关子模块功能介绍

1、周期通信

网络中的EPA设备根据组态好的宏周期时间和周期偏移时间进行周期通信调度。

对于主时钟设备，设备组态完成后，即开启通信调度。

对于从时钟设备，设备线路延时计算完成后，开启通信调度，设备间可以通过FRT报文进行通信和时钟偏差的计算。在运行过程中从时钟设备需检测接收主时钟设备FRT报文的情况，如果连续10个周期未接收到主时钟设备FRT报文，则停止发送FRT报文。此时不能进保证设备时钟同步精度。待该设备再次接收到主时钟设备FRT报文，并恢复时钟同步后，继续发送FRT报文。

FRT报文采用分时调度方法，周期、等时发送，报文中携带的数据可以是实时数据也可以是非实时数据。

FRT采用组播方式通信，在一个报文中包含了发送给多个设备的数据，因此设备在接收到这些报文后，通过保存在本地的链接关系，从中提取发送给本地设备的数据。

2、时钟同步

时钟同步分为两个部分，计算线路延时和计算时钟偏差。其中线路延时是基于SYNC报文，时钟偏差基于FRT报文。线路延时和时钟偏差都由主设备进行发起，由从设备进行计算。

1)线路延时

对于主设备，在完成对在线从设备的组态后，开始对从设备进行同步请求报文SYNC_REQ的发送。同步请求报文采用轮询发送的机制。CPU预先配置轮询起始节点号和轮询范围，主设备从起始节点号开始轮询。当从设备同步完成或者10个周期未响应，则轮询下一个设备，直到轮询完范围内所有从设备。当轮询完成一遍后，主设备会进行新一轮的轮询，已同步完成的从设备在同步完成后将不会响应同步请求报文。

对于从设备，在EPA功能开启的情况下，接收到主设备发送的SYNC_REQ报文后回复同步响应报文SYNC_RSP，并记录SYNC_REQ和SYNC_RSP报文的收发时间，进行线路延时的计算以及PTP时间的调整，并将线路延时计算结果放入SYNC_RSP报文用以通知主设备。

EPA具有A/B两个网口，对于不同的网口，需要计算不同的线路延时。

2)时钟偏差

主设备每个宏周期都发送FRT报文，报文中携带了上个FRT报文的发送时间。从设备接收到FRT报文后记录当前FRT报文的接收时间。从设备根据线路延时以及FRT的收发时间，进行时钟偏差的计算并补偿内部PTP时钟。

对于不同的网口，需要根据FRT的收发网口选择对应的线路延时计算时钟偏差并进行补偿。

本发明还提供一种EPA通信系统，包括：EPA主控端和EPA从动端，EPA主控端和EPA从动端之间网络连接。EPA主控端可以通过前述实施例中的处于主控片上系统实现，EPA从动端可以通过前述实施例中的处于从动片上系统实现，相应的，前述实施例中的EPA片上系统的描述在EPA通信系统中都适应，因而在此不再赘述了。

EPA主控端获取组态配置报文，根据组态配置报文中的网络容量、网络拓扑结构、链接关系，确定RTE周期阶段、RTE非周期阶段、非RTE通信阶段及通信槽时间长度，进行组态配置，通过组态报文下发给网络中的EPA从动端，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内与其链接关系下的EPA从动端之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于接收或发送EPA从动端的EPA报文或普通以太网报文；对接收的报文进行解析处理；

EPA从动端，用以接收所述EPA主控端的组态配置报文进行相应配置，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内与其链接关系下的EPA主控端或EPA从动端之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于发送或接收EPA报文或普通以太网报文。

在一个实施例中，EPA通信系统还包括新EPA从动端，在网络通信过程中，插入网络；在所述非RTE通信阶段内，EPA主控端通过发送扫描报文的方式扫描整个网络，并接收网络中各EPA从动端响应的普通以太网报文，根据响应的普通以太网报文中的信息及现运行网络的配置信息，形成组态配置报文，根据新获得的组态配置报文对EPA主控端和新EPA从动端之间进行组态配置，以在不影响RTE通信情况下实现新EPA从动端的即插即用。

EPA主控端定时地扫描是否有新EPA从动端加入网络，当扫描到新EPA从动端后，对新EPA从动端进行IP分配和组态配置，为了不影响其他端的通信，新EPA从动端的链接关系只是主从通信，即新EPA从动端只和EPA主控端进行通信数据交互，无需将整个网络停下来更换设备才能通信的问题。

EPA通信系统还包括上位机，同样接入在网络中，通过网络下发组态配置报文至EPA主控端进行组态配置，上位机内具有EPA组态配置软件，可以用来最初的组态配置，当然也可以在后续网络停止后，重新用EPA组态配置软件进行组态配置，但在后续组态时，也可以不用上位机进行配置，而是通过普通以太网报文来进行组态。

参看图1，本发明还提供一种EPA通信方法，包括以下步骤：

S1：上位机通过网络下发组态配置报文至所述EPA主控端中；

S2：所述EPA主控端获取组态配置报文，根据所述组态配置报文中的网络容量、网络拓扑结构及设备ID，确定RTE周期阶段、RTE非周期阶段、非RTE通信阶段及通信槽时间长度，根据设备ID分配链接关系，进行组态配置，并通过组态报文将组态配置信息下发给网络中的EPA从动端；

S3：所述EPA从动端根据组态报文进行组态配置；

S4：组态完成后，进入通信状态，在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内，根据链接关系，EPA主控端与EPA从动端或EPA从动端与EPA从动端之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内，EPA主控端接收或发送各EPA从动端的EPA报文或普通以太网报文，对接收的报文进行解析处理。

同样的，EPA主控端可以通过前述实施例中的主控片上系统实现，EPA从动端可以通过前述实施例中的处于从动片上系统实现，相应的，前述实施例中的EPA片上系统的描述在EPA通信系统中都适应。也可以采用前述实施例的EPA通信系统来实现本实施例的EPA通信方法。

在一个实施例中，步骤S4中，在非RTE通信阶段内，EPA主控端发送扫描报文的方式扫描整个网络，并接收网络中各EPA从动端响应的普通以太网报文，根据响应的普通以太网报文中的信息及现运行网络的配置信息，形成组态配置报文，当然也可以作为其他作用使用。

在一个实施例中，EPA通信方法还包括步骤S5：若有新的EPA从动端插入时，EPA主控端根据新获得的组态配置报文对新EPA从动端进行组态配置，将新EPA从动端的链接关系配置为主从通信。

在步骤S5中，EPA主控端新获得组态配置报文时，根据现有网络容量判断是否允许该新的EPA从动端接入网络，在网络容量未满的情况下，为该新的EPA从动端配置IP，并对新的EPA从动端进行组态配置。

当EPA主控端关闭EPA通信模式时，切换为普通以太网通信，与EPA从动端之间或其他支持以太网通信的设备之间进行普通以太网通信。

当网络出现故障时，如环型网络有一段线路断开，或者有模块掉线，主控模块可根据收到的周期报文进行判断，定位故障类型，并将故障通过网络状态通报机制进行报告。EPA主控端根据RTE周期阶段接收到的周期报文进行判断，定位故障类型，并将故障通过实时通报或定时通报方式进行报告；所述实时通报为一旦出现状况立即通过事件报文、中断方式进行报告；所述定时通报为在约定周期内在周期FRT报文中添加状态数据进行报告。

下面对此再进行进一步的描述。

用户通过上位机软件发送EPA报文或者普通以太网报文将EPA之间的链接关系以及网络容量、网络拓扑结构等信息发送给EPA主控端。

EPA主控端中的CPU模块对数据进行解析，当EPA主控端的EPA功能开启时，EPA主控端通过发送扫描报文的方式开始扫描整个网络，当EPA从动端收到扫描报文时返回响应报文给EPA主控端，响应报文中带有通信数据量、设备ID等信息。EPA主控端根据收到的响应报文统计网络中的模块数、各个模块的通信数据量，并计算出周期时间、非周期时间、非实时通信时间以及各个模块通信槽时间长度各需要多少，并根据设备ID分配链接关系，这些参数将通过组态报文的形式下发给从模块，对从模块进行组态配置。链接关系可以通过上位机预存在EPA主控端中。

组态完成后，进入通信状态。周期报文按照组态好的宏周期时间和发送时间槽进行发送。各端的EPA模块通过AHB-LITE从发送SRAM中获取周期报文的数据，并添加报文头、报文类型、CRC等信息通过MII/RMII接口发送到网络上。发送SRAM中的周期数据则是由片上CPU模块周期性更新；在同一个宏周期里面，EPA模块也根据链接关系接收来自别的EPA模块发送的周期数据，EPA模块会对报文进行解包、判断以及周期数据提取，然后再通过AHB-LITE将周期数据传送到接收SRAM中，供CPU模块获取进行进一步处理。EPA模块的处理对于网络中的各个EPA片上系统都适用。

本发明实现了动态组态、即插即用、支持普通以太网收发等功能，从而更广泛的应用于各种工业场合。本发明中的EPA内核的协议不仅限于以当前的EPA协议为基础，经过优化、修改和拓展后的EPA协议及相关子协议都处于本发明涵盖范围内。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。