[发明专利]一种基于ARM的现场总线链路实时监控装置

说明书

技术领域

本发明属于数控技术领域，具体涉及一种现场总线链路实时监控装置，用于数控设备的实时监控。

背景技术

为满足数控系统对多通道、高速、高精度的要求，现场总线已成为数控系统发展必不可少的通信方式，因此对现场总线链路及链接设备进行实时监控成为数控系统可靠通信的保证。

专利文献201020107777.5公开了一种现场总线的监控装置，用于对计算机机房进行监控，可以实现将不同通信协议的机房设备集中控制，该设备具有开关量数据输入/输出单元和模拟量数据输入/输出单元，这些输入/输出信息都是针对计算机机房设置的，不能用于数控系统及设备的监控。

专利文献200810048524.2公开了一种监控系统，该监控系统基于管理服务器及集线器，通过工业以太网连接多台机床，同时监控多台机床的状态信息。

在现有数控技术领域，大部分数控系统可以对数控机床进行监控，但是这样的监控形式存在以下缺点：

1、监控的信息偏重于机床加工过程，忽略了数控系统现场总线链路的监控。

2、数控系统完成实时监控时，增加了数控系统数据处理的负担。

3、数控系统的监控的形式和信息不易更改，会导致实时监控不全面。

4、不能远程实时监控。

发明内容

本发明提出一种基于ARM的现场总线链路实时监控装置，设置在现场总线链路上，通过实时获取现场总线链路上的数据信息，对链路层数据及链路上的链接的设备进行实时监控，解决目前现场总线链路实时监控问题，具有低成本、高可靠性、功能强、易于实现的特点。

本发明的技术方案为：

一种基于ARM的现场总线链路实时监控装置，设置在现场总线链路上，对链路层数据及链路上的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。

现场总线链路上的数据经现场总线通信接口实时下载到FPGA模块中，在FPGA中实现数据帧的采集功能，FPGA与ARM处理器通过数据总线、地址线及控制信号线相互连接，ARM处理器通过中断方式对FPGA中的数据实时读取，经该ARM处理器进行数据分析处理，将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、报警信息通过人机交互界面显示出来，同时将报警信息输入到FPGA模块，上传到现场总线链路中。

人机交互界面提供信息输入功能，输入的信息经ARM处理器分析处理后，ARM处理器通过中断方式对FPGA实时写入数据，在FPGA中实现数据帧的发送功能，经现场总线通信接口上传到现场总线链路中。

ARM处理器是该装置的处理核心，该ARM处理器包括数据存储单元、数据分析单元、人机交互单元。通过人机交互界面输入的信息输入到人机交互单元，存储于数据存储单元中，该数据存储单元还用于存储FPGA中输入的数据。该数据存储单元通过ARM处理器中的内存管理实现。数据分析单元对数据存储单元存储的数据进行分析处理，该单元包括总线链路监控子单元和设备状态监控子单元，所述总线链路监控子单元对现场总线链路的网络结构和运行状态进行分析处理，所述设备状态监控子单元对链接在现场总线链路上的设备状态进行分析处理。分析处理的结果通过人机交互单元输出到人机交互界面进行显示，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，由数控系统处理。

FPGA模块通过现场总线通信接口接入到现场总线链路中，实现数据帧的采集和发送功能，并将采集和待发送的数据存储在FPGA中。该模块包括数据存储单元，数据采集单元，数据发送单元。数据存储单元是存储采集的数据和存储需上传到现场总线链路中的数据。数据采集单元通过现场总线通信接口下载复制所有链接在总线上的链路层数据，保存到数据存储单元。数据发送单元把数据存储单元中需上传的数据上传到现场总线链路中，向数控系统及链接的设备发送处理后的数据。

人机交互界面通过LCD实现显示功能。该人机交互界面在ARM处理器人机交互单元WinCE操作系统环境下，把ARM处理器数据分析单元处理后的状态和报警信息以友好的界面方式显示出来。人机交互界面还提供信息输入的功能，输入到ARM处理器。

现场总线通信接口包括光电转换模块和PHY芯片。现场总线链路中的链路层数据以物理层光信号的形式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，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。