一種工業(yè)以太網總線控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種工業(yè)以太網總線控制器，包括交換集成芯片和控制芯片，所述控制芯片通過高速總線與所述交換集成芯片連接，還包括多個與所述交換集成芯片連接的千兆PHY芯片，所述交換集成芯片內部集成千兆MAC控制器，所述千兆MAC控制器與所述千兆PHY芯片連接，所述每一個千兆PHY芯片包括多個網口，所述網口為光口或電口。實施本實用新型的工業(yè)以太網總線控制器，具有以下有益效果：成本較低、對特定應用不受局限、能支持多種總線的協議轉換。
【專利說明】一種工業(yè)以太網總線控制器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通信控制領域，特別涉及一種工業(yè)以太網總線控制器。

【背景技術】
[0002]工業(yè)控制網絡直接面向生產過程和控制，傳輸測量和控制信息，并對生產過程進行監(jiān)視和控制。較之信息網絡有如下區(qū)別:第一，傳輸信息的特征:工業(yè)控制網絡，短幀信息、長度小、交換頻繁、周期性信息多，非周期性信息少；信息網絡:信息長度大、交換不頻繁、非周期性信息多，周期性信息少；第二，信息流向的方向性和順序性:工業(yè)控制網絡，方向性明顯，有一定的順序性；信息網絡，方向性、順序性不明顯；第三，響應時間:過程控制網0.01?0.5s，制造自動化網0.5?1.0s ;信息網絡2.2?6.0s ;第四，通信方式:工業(yè)控制網絡，廣播或組播；信息網絡，點對點；第五，本安防爆性能:工業(yè)控制網絡，要求本安防爆；信息網絡，不要求；第六，對環(huán)境的要求:工業(yè)控制網絡，良好的適應性；信息網絡，適應性要求不高；第七，兼容性:工業(yè)控制網絡，解決協議一致性和互操作性問題；信息網絡，解決協議一致性。工業(yè)以太網正在成為工業(yè)控制網絡的主流技術。
[0003]以太網用于工業(yè)控制主要有以下優(yōu)勢:通信速率高、采用雙工星形網絡拓撲結構和以太網交換技術、應用廣泛、成本低廉、軟硬件資源豐富、可持續(xù)發(fā)展能力強、易于實現管控一體化。與商業(yè)以太網相比，工業(yè)以太網具有特殊要求:第一，要求高實時性與良好的時間確定性、傳送信息多為短幀信息，且信息交換頻繁；控制網絡協議簡單實用，工作效率高；與信息網絡之間有高效的通信，易于實現與信息網絡的集成；第二，容錯能力強，可靠性安全性好、設備的可靠性與環(huán)境的適應性高。
[0004]現有的一些國外的產品，對工業(yè)以太網控制器有些好的方案和產品，但是存在如下問題:第一，價格比較昂貴，嚴重阻礙了工業(yè)以太網控制器的推廣和實用；第二，一般只有百兆以太網接口，對于那些需要高實時性、速率要求高、網絡速率大的應用，還是有比較大的局限性；第三，接口比較單一，不能在一個設備里面支持各種總線的協議轉換。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述成本較高、對特定應用受局限、不能支持多種總線的協議轉換的缺陷，提供一種成本較低、對特定應用不受局限、能支持多種總線的協議轉換的工業(yè)以太網總線控制器。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種工業(yè)以太網總線控制器，包括交換集成芯片和控制芯片，所述控制芯片通過高速總線與所述交換集成芯片連接，還包括多個與所述交換集成芯片連接的千兆PHY芯片，所述交換集成芯片內部集成千兆MAC控制器，所述千兆MAC控制器與所述千兆PHY芯片連接，所述每一個千兆PHY芯片包括多個網口，所述網口為光口或電口。
[0007]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，所述交換集成芯片內還設有用于根據配置處理以太網數據報的交換模塊，以及與所述交換模塊連接、用于配置所述交換模塊并處理交互信息的CPU。
[0008]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，所述控制器還包括與所述交換集成芯片連接、用于給所述CPU提供高速運行存儲空間的DDR (Double Data Rate，雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器)。
[0009]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，還包括與所述交換集成芯片連接、用于在斷電時對程序和配置信息進行保存的Flash。
[0010]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，還包括與所述交換集成芯片連接、用于在上電后對所述交換集成芯片進行復位的上電復位電路。
[0011]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，還包括與所述交換集成芯片連接、用于提供配置系統(tǒng)接口的URAT接口。
[0012]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，還包括與所述控制芯片連接的無線接口，所述無線接口包括GPRS和/或CDMA接口。
[0013]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，還包括與所述控制芯片連接的CAN總線接口。
[0014]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，還包括分別與所述控制芯片連接的RS485接口和/或RS232接口和/或RJ45接口。
[0015]在本實用新型所述的工業(yè)以太網總線控制器中，所述控制芯片為用于以太網接口的網絡業(yè)務接口板卡，或用于工業(yè)現場接口的數據采集及現場總線的板卡。
[0016]實施本實用新型的工業(yè)以太網總線控制器，具有以下有益效果:由于使用交換集成芯片，交換集成芯片內部集成千兆MAC控制器，所以能有效地降低成本，由于還包括與交換集成芯片連接的千兆PHY芯片，所以對于那些需要高實時性、速率要求高、網絡速率大的應用不受局限性；由于每一個千兆PHY芯片包括多個網口，每一個網口為光口或電口，這樣接口不再單一，能在一個設備里面支持各種總線的協議轉換；所以其成本較低、對特定應用不受局限、能支持多種總線的協議轉換。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本實用新型工業(yè)以太網總線控制器一個實施例中的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]在本實用新型工業(yè)以太網總線控制器實施例中，圖1為工業(yè)以太網總線控制器的結構示意圖，圖1中，該工業(yè)以太網總線控制器包括交換集成芯片I和控制芯片2，其中，控制芯片2通過高速總線與交換集成芯片I連接，該工業(yè)以太網總線控制器還包括多個千兆PHY芯片，這多個千兆PHY芯片都與交換集成芯片I連接，本實施例中，有N個千兆PHY芯片，為了方便描述，將這N個千兆PHY芯片分別稱為第一千兆PHY芯片31、...、第N千兆PHY芯片3N。交換集成芯片I內部集成千兆MAC控制器(圖中未示出)，千兆MAC控制器與千兆PHY芯片(第一千兆PHY芯片31、…、第N千兆PHY芯片3N)連接，每一個千兆PHY芯片包括多個網口 4，網口 4為光口或電口。由于使用交換集成芯片I，交換集成芯片I內部集成千兆MAC控制器，所以能有效地降低成本和能耗，并且保證較高的穩(wěn)定性。由于還包括千兆PHY芯片，所以對于那些需要高實時性、速率要求高、網絡速率大的應用不受局限性；由于每一個千兆PHY芯片包括多個網口，每一個網口為光口或電口，這樣接口不再單一，能在一個設備里面支持各種總線的協議轉換；所以其成本較低、對特定應用不受局限、能支持多種總線的協議轉換。
[0021]本實施例中，具體來講，千兆PHY芯片有多個接口，并提供Combo功能，即光電復用:也就是一個接口既可以接光口，也可以接電口。每個接口可以接電口 RJ45withMaganetic，接CAT5線，同時可以接光口 SFPJP Combo。在本實施例的一些情況下，也可以不通過千兆PHY芯片而直接接光口 SFP，不過這樣會影響性能。千兆PHY芯片可以自動檢測該接口所接的是電口還是光口。
[0022]本實施例中，交換集成芯片I內還設有交換模塊和CPU (圖中未示出)，CPU和交換模塊在交換集成芯片I的內部連接，這樣可以大大簡化外圍電路，降低功耗。其中，交換模塊用于根據配置處理以太網數據報，CPU用于配置交換模塊，并處理用戶的交互信息。
[0023]本實施例中，該工業(yè)以太網總線控制器還包括DDR5、Flash6、上電復位電路7和URAT接口 8 ;其中，DDR5與交換集成芯片I連接、用于給CPU提供高速運行存儲空間；Flash6與交換集成芯片I連接、用于在斷電時對程序和配置信息進行保存，以防程序和信息在斷電時丟失；上電復位電路7與交換集成芯片I連接、用于在上電后對交換集成芯片I進行復位；URAT接口 8與交換集成芯片I連接、用于提供配置系統(tǒng)接口。值得一提的是，本實施例中，Flash6有啟動塊，可以存儲初始化程序，使CPU上電時直接讀取，這樣就無須再接EEPR0M，簡化了電路。
[0024]本實施例中，該工業(yè)以太網總線控制器還包括無線接口 9，無線接口 9與控制芯片2連接，無線接口 9包括GPRS和/或CDMA接口等通用DTU (數據傳輸模塊)接口，通過DTU進行無線數據的收發(fā)。該工業(yè)以太網總線控制器還包括CAN總線接口 10，CAN總線接口 10與控制芯片I連接。該工業(yè)以太網總線控制器還包括RS485接口 11和/或RS232接口 12和/或RJ45接口 13，RS485接口 11和/或RS232接口 12和/或RJ45接口 13分別與控制芯片2連接。這樣該業(yè)以太網總線控制器支持工業(yè)現場環(huán)境的數據采集、控制和總線接口，包括CAN總線接口 10、RS485接口 11、RS232接口 12和無線接口 9等總線接口，這樣接口不再單一，能在一個設備里面支持各種總線的協議轉換。
[0025]本實施例中，控制芯片2為用于以太網接口的網絡業(yè)務接口板卡，或用于工業(yè)現場接口的數據采集及現場總線的板卡，控制芯片2可以采用工業(yè)級Cortex M3芯片。
[0026]總之，在本實施例中，工業(yè)現場應用時還經常需要進行數據采集，為方便現場實施，降低系統(tǒng)成本，本工業(yè)以太網總線控制器提供各種數據采集的控制芯片2。該控制芯片2支持開關量的采集與控制，支持CAN總線、RS485現場總線。并且該控制芯片2通過以太網與交換集成芯片I相連，可以在交換集成芯片I的管理控制界面上完成對該控制芯片2的所有控制和配置。同時支持千兆以太網接口，并且換集成芯片I內部支持千兆MAC控制器，高效穩(wěn)定。該工業(yè)以太網總線控制器支持堆疊功能，能夠擴展端口，使其能夠更靈活地構建網絡。支持以太網環(huán)網協議，可以聯網組成環(huán)網，簡化網絡結構。該工業(yè)以太網總線控制器寬電壓輸入:DC12-36V，無風扇設計，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適用性。該工業(yè)以太網總線控制器同時還支持網管SNMP，并可通過WEB進行管理，大大簡化了網絡管理的工作量?？商峁┒丝阽R像功能，為網絡傳輸提供了備份通道，還可以用于進行數據流量監(jiān)測。同時支持IPv4和IPv6，可以讓用戶從IPv4平滑過渡到IPv6，節(jié)約用戶成本。該工業(yè)以太網總線控制器支持對輸入輸出流量進行設置，支持QoS，能夠基于每個端口設定優(yōu)先級，也可以針對不同協議制定優(yōu)先級(IEEE802.lp)，確保重要業(yè)務量不受延遲或丟棄，同時保證網絡的高效運行。支持虛擬局域網(VLAN，IEEE802.1Q)，最多支持4096個VLAN，允許網絡管理員對用戶進行邏輯分組而無需關心用戶與網絡的物理連接位置。這一功能的潛在好處是降低搬遷、增加和改變網絡節(jié)點時的管理負擔，以及將網絡廣播業(yè)務流限制在V L A N內，有效地控制廣播風暴的產生。支持生成樹協議，這使得交換機能夠與傳統(tǒng)的路由器和其他類型的路由器協同工作并防止網絡中循環(huán)的出現。
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，包括交換集成芯片和控制芯片，所述控制芯片通過高速總線與所述交換集成芯片連接，還包括多個與所述交換集成芯片連接的千兆PHY芯片，所述交換集成芯片內部集成千兆MAC控制器，所述千兆MAC控制器與所述千兆PHY芯片連接，所述每一個千兆PHY芯片包括多個網口，所述網口為光口或電口。
2.根據權利要求1所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，所述交換集成芯片內還設有用于根據配置處理以太網數據報的交換模塊，以及與所述交換模塊連接、用于配置所述交換模塊并處理交互信息的CPU。
3.根據權利要求2所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，所述控制器還包括與所述交換集成芯片連接、用于給所述CPU提供高速運行存儲空間的DDR。
4.根據權利要求3所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，還包括與所述交換集成芯片連接、用于在斷電時對程序和配置信息進行保存的Flash。
5.根據權利要求4所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，還包括與所述交換集成芯片連接、用于在上電后對所述交換集成芯片進行復位的上電復位電路。
6.根據權利要求5所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，還包括與所述交換集成芯片連接、用于提供配置系統(tǒng)接口的URAT接口。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，還包括與所述控制芯片連接的無線接口，所述無線接口包括GPRS和/或CDMA接口。
8.根據權利要求7所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，還包括與所述控制芯片連接的CAN總線接口。
9.根據權利要求8所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，還包括分別與所述控制芯片連接的RS485接口和/或RS232接口和/或RJ45接口。
10.根據權利要求1至6任意一項所述的工業(yè)以太網總線控制器，其特征在于，所述控制芯片為用于以太網接口的網絡業(yè)務接口板卡，或用于工業(yè)現場接口的數據采集及現場總線的板卡。
【文檔編號】G05B19/418GK204089851SQ201420087740
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權日:2014年2月27日
【發(fā)明者】周茂林, 劉洋, 劉睿 申請人:廣州思林杰網絡科技有限公司