[发明专利]一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微处理器的实时工业以太网EtherCAT与CAN总线进行数据转换的网关及其通信方法，属于工业自动化控制领域。

背景技术

    随着实时工业以太网技术的日益广泛推广，用于办公及信息自动化的以太网技术开始逐渐向下延伸，直接应用于现场设备的自动化控制。

    EtherCAT(Ethernet for Control and Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时、高速以太网通信协议。它具有传输容量大、传输速度快、时钟同步性高、实现成本低、开放性好等特点。它已经作为标准化的技术，是国际标准IEC/PAS62407以及ISO1574-4的一部分。EtherCAT使用全双工100Mb/s以太网，系统由一个通信主站和若干从站通信节点组成。主站使用标准的以太网控制器，协议和驱动程序由软件实现。从站通信节点使用转发器处理技术。

   CAN总线是一种广泛应用的现场总线技术，在多种工业自动化系统中有大量工程应用。但EtherCAT实时工业以太网与CAN总线在通信协议上存在明显区别，因此当自动化系统中同时存在EtherCAT工业以太网和CAN总线时，不能直接进行互联通信，需要设计一种网关来解决这个问题。

发明内容

   本发明所要解决的技术问题是，实现EtherCAT实时工业以太网与CAN总线的直接互联通信。

  为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

   一种EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：包括EtherCAT协议收发器（PHY）、EtherCAT协议控制器、ARM中央控制器、CAN总线控制器、CAN总线收发器。所述的ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和CAN总线控制器双向连接；所述的EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器通过CAN总线收发器与CAN总线双向连接。

所述的ARM中央控制器可以是以下三种之一：

a.ARM7嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM7处理器内核；

b．ARM9嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM9处理器内核；

c．其他ARM系列嵌入式处理器。

所述ARM中央控制器分别与ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10相连。

   一种EtherCAT与CAN通信的网关的通信方法，其特征在于：包括EtherCAT数据转换成CAN总线数据的方法和CAN总线数据转换成EtherCAT数据的方法，具体包括以下步骤：

   EtherCAT数据转换成CAN总线数据：EtherCAT协议收发器接受EtherCAT的数据发送至EtherCAT协议控制器；EtherCAT协议控制器根据EtherCAT协议规定，接收EtherCAT数据帧；ARM中央控制器读取EtherCAT协议控制器中的数据，经过逻辑运算处理，生成CAN数据，然后将数据写入CAN总线控制器；CAN总线控制器根据CAN总线协议的规定，读取ARM中央控制器写入CAN总线控制器中的数据，经过编码生成CAN数据帧；CAN总线收发器接收CAN总线控制器的数据帧并发送到CAN总线。

   CAN总线数据转换成EtherCAT数据：CAN总线收发器接受CAN总线的数据发送至CAN总线控制器；CAN总线控制器根据CAN总线协议规定，接收CAN数据帧；ARM中央控制器读取CAN总线控制器中的数据，经过逻辑运算处理，生成EtherCAT数据，然后将数据写入EtherCAT协议控制器；EtherCAT协议控制器根据EtherCAT协议的规定，读取ARM中央控制器写入EtherCAT协议控制器中的数据，经过编码生成CAN数据帧；EtherCAT协议收发器接收EtherCAT协议控制器的数据帧并发送到EtherCAT工业以太网。

  本发明的有益效果是，提出一种EtherCAT网关及其工作方法，解决EtherCAT实时工业以太网与CAN总线通信的互联问题；使用ARM系列嵌入式处理器作为中央控制器，实现简单，功能全面，运行稳定，成本低廉。

附图说明

  图1是本发明的基本架构和工作原理；

  图2是本发明的电路结构。