[发明专利]一种基于ARM的现场总线链路实时监控装置

权利要求书

1.一种基于ARM的现场总线链路实时监控装置，用于对链路层数据及链路上链接的设备进行实时监控，该装置包括ARM处理器、FPGA模块、现场总线通信接口和人机交互界面，所述FPGA模块与所述ARM处理器通过数据总线、地址线及控制信号线连接；

现场总线链路上的数据经所述现场总线通信接口下载到所述FPGA模块中，在该FPGA模块中实现数据帧的采集，所述ARM处理器实时读取FPGA模块中的数据，经分析处理后获得现场总线链路上的状态、报警信息及链接在现场总线链路上的设备状态和报警信息，并通过所述人机交互界面显示，同时将产生的报警信息输入到FPGA模块，上传到现场总线链路中；另外，输入信息通过所述人机交互界面输入所述ARM处理器，经分析处理后，写入所述FPGA模块中，在该FPGA模块中实现数据的发送，并经现场总线通信接口上传到现场总线链路中。

2.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于，所述的ARM处理器包括数据存储单元、数据分析单元和人机交互单元，所述数据存储单元用于存储数据，其通过ARM处理器中的内存管理实现，所述数据分析单元对读取和存储的数据进行分析处理，所述人机交互单元与所述人机交互界面通讯连接，用于将所述数据分析单元处理结果输出到所述人机交互界面，并接收从所述人机交互界面输入的数据以存储到所述数据存储单元。

3.根据权利要求1或2所述的监控装置，其特征在于，所述的数据分析单元包括总线链路监控子单元和设备状态监控子单元，其中，

所述总线链路监控子单元用于对现场总线链路上的网络结构和运行状态进行分析处理，通过总线链路层数据中的网络状态标志位判断总线网络结构是否发生故障，并将是否故障的状态信息输入到人机交互单元，同时若发生故障，将报警信息上传到现场总线链路；

所述设备状态监控子单元用于对链接在现场总线链路上的设备状态信息进行分析处理，其通过读取总线中数据链路层数据帧，对应数据链路层协议及应用层协议，来判断设备状态，并将状态信息输入到人机交互单元，同时若发生故障，将设备报警信息上传到现场总线链路。

4.根据权利要求1-3之一所述的监控装置，其特征在于，所述的FPGA模块包括数据存储单元，数据采集单元和数据发送单元；其中，所述数据存储单元用于存储采集的数据和需上传到现场总线链路中的数据；所述数据采集单元根据PHY芯片产生的接收数据使能位，下载复制所有链接在总线上的设备链路层数据，保存到所述数据存储单元，并根据该PHY芯片产生的接收数据使能位，发出接收数据完成标志位；所述数据发送单元把处理后的数据上传到现场总线链路中，发送给数控系统及链接的设备。

5.根据权利要求1-4之一所述的监控装置，其特征在于，所述现场总线通信接口包括光电转换模块和PHY芯片，现场总线链路中的物理层光信号经光电转换模块转换为电信号，提供给PHY芯片，PHY芯片把接收到的差分信号转换为链路层数据输入到FPGA模块；FPGA模块输出的链路层数据，经PHY芯片转换为差分信号，再经光电转换模块转换为物理层光信号输入到现场总线链路中。

6.根据权利要求1-5之一所述的监控装置，其特征在于，所述监控装置还包括网络通信接口，其与ARM处理器连接，实现以太网数据共享，该网络通信接口包括RJ-45接口、隔离变压器和网络PHY芯片。

7.根据权利要求1-6之一所述的监控装置，其特征在于，所述监控装置还包括下载接口模块，该下载接口模块与ARM处理器连接，为ARM处理器提供数据下载和仿真接口，该下载接口模块包括USB通信模块、串口模块、JTAG接口和FLASH接口。8、根据权利要求1-7之一所述的监控装置，其特征在于，所述监控装置还包括参数配置/显示模块，该参数配置/显示模块与FPGA连接，用于实现监控参数的可配置及实时显示功能。