一種工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種數(shù)據(jù)鏈路層電路，尤其設(shè)及一種工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路 層電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 伺服驅(qū)動(dòng)器利用工業(yè)W太網(wǎng)技術(shù)與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊已經(jīng)越來(lái)越普遍，運(yùn)樣可 W獲得IOOMbit/s的通訊速率。比如西口子公司的SinamicsS120伺服驅(qū)動(dòng)器（電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 塊)與Sinumer化NCU730.3控制器之間采用的化iveCliq器件間專用的工業(yè)W太網(wǎng)通訊技 術(shù)，使得控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間互相通訊的速率達(dá)到 lOOMbit/s，保證了通訊的實(shí)時(shí)性和安全型。
[0003] 運(yùn)種用于CNC或運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不再需要OSI的7層 模型，而只需要第1層(物理層PHY)、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層Mac)、第7層(應(yīng)用層APP)。
[0004] 所有的工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)都使用標(biāo)準(zhǔn)的W太網(wǎng)物理層PHY元件，作為收發(fā)器，比如用 的最多的是TI公司的W太網(wǎng)收發(fā)器DP83848。
[0005] 所有的工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)都自己定義了一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層Mac的規(guī)范，并各自實(shí)現(xiàn)了 其硬件。每個(gè)公司的數(shù)據(jù)鏈路層Mac軟件及硬件互不通用。比如POW邸LINK的數(shù)據(jù)鏈路層Mac 是 0PEN_P0 肥化INK_MAC，Profinet的數(shù)據(jù)鏈路層是PN_I0_IP_C0RE，等等。
[0006] 所有的工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)都自己定義了一個(gè)應(yīng)用層APP的協(xié)議找，并形成了該總線 的標(biāo)準(zhǔn)。比如P0WERLINK的應(yīng)用層是CANopen，Profinet的應(yīng)用層是Profibus，等等。
[0007] 工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層Mac和應(yīng)用層APP的協(xié)議找標(biāo)志著其所有者公司在 工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)品鏈等的獨(dú)有獨(dú)占技術(shù)。
[0008] 由于工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的專有性和獨(dú)占性，非所有者使用所有者的實(shí)時(shí)工業(yè)W太網(wǎng) 是需要支付版費(fèi)的。并且在實(shí)際的產(chǎn)品研發(fā)中，由于其封閉的源代碼，導(dǎo)致非所有者系統(tǒng)集 成度很難提高，往往要在自己的產(chǎn)品中集成一塊所有者開(kāi)發(fā)的ASIC。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 為了解決W上不足，本實(shí)用新型提出一種工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層電路，能 適用于任何通用的現(xiàn)場(chǎng)總線和實(shí)時(shí)W太網(wǎng)。
[0010] 本實(shí)用新型采用W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層電路，其 用于控制4~6個(gè)物理接口收發(fā)器;所述數(shù)據(jù)鏈路層電路包括4~6個(gè)MA對(duì)莫塊、4~6個(gè)媒體訪 問(wèn)本地內(nèi)存、1個(gè)通道內(nèi)存切換開(kāi)關(guān)、1個(gè)媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存、1個(gè)控制寄存器、1個(gè)地址譯碼 器、1個(gè)端口控制器;其中，
[0011] 所述媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存的數(shù)量與所述MAC模塊的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，每一個(gè)MAC模塊連接 一個(gè)媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存;所述媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存通過(guò)所述通道內(nèi)存切換開(kāi)關(guān)選擇性連接其 中一個(gè)媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存;所述地址譯碼器的輸入端連接所述控制寄存器和運(yùn)些媒體訪問(wèn) 本地內(nèi)存，所述地址譯碼器的輸出端連接所述媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存;所述控制寄存器與運(yùn)些 媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存、所述媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存均連接;所述端口控制器與每個(gè)MAC模塊、所述 通道內(nèi)存切換開(kāi)關(guān)、所述控制寄存器、所述地址譯碼器均連接。
[0012]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存的內(nèi)存空間被分割成與所述 媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存數(shù)量相等的份數(shù)，并與所述媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存一一對(duì)應(yīng)。
[OOK]進(jìn)一步地，媒體到達(dá)所述媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存W后，在所述端口控制器的控制下，經(jīng) 所述通道內(nèi)存切換開(kāi)關(guān)輪流切換，與所述媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存的對(duì)應(yīng)的一份內(nèi)存空間交換數(shù) 據(jù)。
[0014]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存的內(nèi)存空間里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng) A皿片內(nèi)高速總線或片間高速總線與一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器的MCU內(nèi)核交換數(shù)據(jù)。
[0015]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)鏈路層電路集成為一塊忍片。
[0016]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)鏈路層電路組裝設(shè)計(jì)為模塊式電路。
[0017]本實(shí)用新型提供多個(gè)MAC模塊的數(shù)據(jù)鏈路層電路，適用于任何通用的現(xiàn)場(chǎng)總線和 實(shí)時(shí)W太網(wǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型提供的工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0020] 本實(shí)用新型工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層電路應(yīng)用于總線型驅(qū)動(dòng)器端口中，總線 型驅(qū)動(dòng)器端口向上通過(guò)共享RAM或A皿連接主站的運(yùn)動(dòng)控制核屯、；向下通過(guò)通用的現(xiàn)場(chǎng)總 線、實(shí)時(shí)W太網(wǎng)或內(nèi)部器件間總線連接伺服驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)內(nèi)部器件間總線連接伺服驅(qū)動(dòng)器， 總線型驅(qū)動(dòng)器端口不局限于用內(nèi)部器件間總線連接伺服驅(qū)動(dòng)器，適用于任何通用的現(xiàn)場(chǎng)總 線和實(shí)時(shí)W太網(wǎng)。
[0021] 本實(shí)用新型的核屯、內(nèi)容是提供了一個(gè)工業(yè)實(shí)時(shí)W太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層電路，數(shù)據(jù)鏈 路層電路包含4~6個(gè)MAC模塊，MAC是MediaAccessControl的縮寫(xiě)，即媒體訪問(wèn)控制子層 協(xié)議。該協(xié)議位于OSI屯層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分，主要負(fù)責(zé)控制與連接物理層的物 理介質(zhì)。在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，MAC協(xié)議可W事先判斷是否可W發(fā)送數(shù)據(jù)，如果可W發(fā)送將給 數(shù)據(jù)加上一些控制信息，最終將數(shù)據(jù)W及控制信息W規(guī)定的格式發(fā)送到物理層;在接收數(shù) 據(jù)的時(shí)候，MAC協(xié)議首先判斷輸入的信息并是否發(fā)生傳輸錯(cuò)誤，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，則去掉控制 信息發(fā)送至化C層。W太網(wǎng)MC由IE邸-802.3W太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義。
[0022] 每個(gè)MAC模塊含有一個(gè)本地DPRAM(雙端口RAM簡(jiǎn)稱DPRAM)，所有的MAC模塊通過(guò)通 道內(nèi)存切換開(kāi)關(guān)MUX(在中斷控制下切換）共享另一個(gè)DPRAM。每個(gè)MAC模塊通過(guò)RMII (ReducedMediumIndependentInte;rface，介質(zhì)獨(dú)立接口）控制4~6個(gè)物理接口收發(fā)器 PHY，從而進(jìn)行媒體訪問(wèn)。
[0023] 請(qǐng)參閱圖1，總線型驅(qū)動(dòng)器端口包括媒體經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口RJO~5、網(wǎng)絡(luò)變壓器化0~5、 物理接口收發(fā)器PHYO~5、介質(zhì)獨(dú)立接口RMIIO~5、物理層控制器、數(shù)據(jù)鏈路層電路。
[0024] 本實(shí)施例的數(shù)據(jù)鏈路層電路包括4~6個(gè)MAC模塊、4~6個(gè)媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存、I個(gè) 通道內(nèi)存切換開(kāi)關(guān)MUX、1個(gè)媒體訪問(wèn)共享內(nèi)存DPRAM、1個(gè)控制寄存器、1個(gè)地址譯碼器、1個(gè) 端口控制器化L。
[0025] 媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存的數(shù)量與MAC模塊的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，每一個(gè)MA對(duì)莫塊連接一個(gè)媒體 訪問(wèn)本地內(nèi)存，在本實(shí)施例中，MC模塊、媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存的數(shù)量均W6個(gè)為例進(jìn)行舉例說(shuō) 明，對(duì)此，媒體經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)變壓器、物理接口收發(fā)器、介質(zhì)獨(dú)立接口的數(shù)量也--對(duì) 應(yīng)，均為6個(gè)。MAC模塊:MAC0~5;媒體訪問(wèn)本地內(nèi)存:DPRAM0~5?？偩€型驅(qū)動(dòng)器端口的W上各組成元件一般是4~6個(gè)，圖1中畫(huà)出6個(gè)，對(duì)于共享直流母線型的驅(qū)動(dòng)器至少要有2個(gè)， 對(duì)于整流與逆變一體的驅(qū)動(dòng)器至少要有1個(gè)，具體數(shù)量由驅(qū)動(dòng)器端口內(nèi)需要集成的MAC模塊 的數(shù)量決定，下文中關(guān)于組成元件的數(shù)量不再重復(fù)描述。<