[实用新型]基于高速现场总线的PCI数据采集单元

说明书

技术领域

本实用新型属于数据采集技术领域，特别涉及一种基于高速现场总线的PCI数据采集单元，即基于GSK-Link高速现场总线的PCI数据采集单元，适用于数控设备与工业以太网、PCI总线和处理器之间的数据采用。

背景技术

高速现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。根据工业制造设备的加工需求，通常将高速现场总线技术和数据采集技术结合使用。

而在现有技术中，数控设备的数据采集方面，要求采集系统的数据要实时、高速、可靠地反馈到控制电脑的分析系统上进行处理。但是由于传统依靠串口数据通信，高质量的数据传输往往得不到保障，由于反馈数据通信的不可靠性和速度瓶颈限制了高精度的数据采集和设备监控系统的发展。随着计算机计算的不断发展，PCI总线可获得较高的带宽和速度。由于控制电脑上设有的分析系统具有非常高的数据采集和分析能力，并带有容易实现的结果图像显示，使得带PCI卡的采集设备得到越来越多的青睐。现代化的制造业自动化程度高，数控设备的加工要求也越来越高，涉及的工艺技术和环境状态也越来越复杂，这使得数控系统的加工条件也变得复杂和不确定。那么这就需要有效、实时、准确、安全可靠的信息采集技术来获得加工过程的数据，以提高整体系统的柔性、健壮性和对各种故障的处理能力，同时要求控制网络有超高实时性和可靠性。工业以太网就是在类似这样的背景下应运而生的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种可快速高效实现可靠数据采集和交换的基于高速现场总线的PCI数据采集单元，即基于GSK-Link高速现场总线的PCI数据采集单元，。

为达上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：基于高速现场总线的PCI数据采集单元，包括PCI芯片、现场可编程门阵列芯片、处理器和以太网外围模块，所述PCI芯片外接控制电脑，且PCI芯片、现场可编程门阵列芯片和处理器依次连接；所述现场可编程门阵列芯片与以太网外围模块连接，并通过以太网外围模块与外部的从站数控设备连接。

所述现场可编程门阵列芯片包括依次连接的PCI接口模块、存储器、处理器接口模块和媒介存取控制层，所述PCI接口模块与PCI芯片连接，所述处理器接口模块与处理器连接，所述媒介存取控制层与以太网外围模块连接。

所述PCI接口模块包括PCI地址译码模块和数据存取控制模块，PCI地址译码模块和数据存取控制模块均与存储器连接，且均与PCI芯片连接。

所述存储器为多端口存储器。

所述存储器为双口RAM。

所述处理器接口模块包括处理器接口和数据存取控制模块，所述数据存取控制模块和处理器接口连接，处理器接口与处理器连接；所述数据存取控制模块分别与存储器、媒介存取控制层连接。

所述媒介存取控制层包括管理模块以及与管理模块均分别连接的中央处理器接口管理模块、时钟同步控制模块、标准以太网媒介存取控制层模块、数据接收模块、数据发送模块、存储器控制模块和MII串口寄存器管理模块，所述中央处理器接口管理模块与处理器接口模块连接，所述时钟同步控制模块、标准以太网媒介存取控制层模块、数据接收模块、数据发送模块、MII串口寄存器管理模块均分别与以太网外围模块连接，所述数据接收模块、数据发送模块分别与存储器控制模块连接。

其中，中央处理器接口管理模块(即CPU接口管理模块)主要是管理与CPU相关接口的数据读写、地址译码；时钟同步控制模块是针对工业控制和实时以太网的需求而设计的一个模块，主要实现站点之间的时间同步，由管理模块进行控制管理；标准以太网媒介存取控制层模块对全面标准以太网的支持；数据接收模块以太网数据解包和数据校验检错；数据发送模块实现数据的打包和添加数据校验码。数据接收模块和数据发送模块两个的数据都是存放在存储器控制模块中；存储器控制模块主要支持数据并行乒乓操作和实现数据流控制，由管理模块进行协调管理；MII串口寄存器管理模块主要是对以太网外围模块中的物理层芯片内部寄存器的读写访问控制，如对以太网外围模块中的物理层芯片工作模式的控制和工作状态的查询，由管理模块进行控制管理；管理模块则是管理协调其他模块，包括对数据错误接收判断处理、数据成功接收处理、时钟同步控制、双口RAM管理控制、站点控制等。

所述存储器控制模块优选为双口RAM控制模块。

所述处理器为数字信号处理器。