[发明专利]一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置

权利要求书

1.一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置，其特征在于，该装置包括ARM/DSP扩展接口(1)、FPGA模块(3)、PHY芯片(4)和现场总线通信接口(5)，其中，

现场总线上的设备链路层数据通过所述现场总线通信接口(5)转换成差分信号，再经过所述千兆PHY芯片(4)后下载到所述FPGA模块(3)中，该FPGA模块(3)对下载的数据进行接收并解析，并通过所述ARM/DSP扩展接口(1)将解析的数据发送给与所述ARM/DSP扩展接口(1)连接的ARM或DSP进行处理，经所述ARM或DSP处理后的数据输入到所述FPGA模块(3)中，并经该FPGA模块(3)封装成数据帧，再通过所述千兆PHY芯片(4)转换成差分信号，经所述现场总线通信接口(5)传输到现场总线上。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置，其特征在于，所述的FPGA模块(3)包括应用层接口模块(31)和物理层接口模块(32)，其中，

所述应用层接口模块(31)包括ARM/DSP模块(312、313)，其用于实现与ARM/DSP扩展接口(1)之间的通信；

所述物理层接口模块(32)用于存储并解析经所述千兆PHY芯片(4)后下载到FPGA模块(3)中的数据，并发送到所述ARM/DSP扩展接口(1)；或者封装并存储经ARM/DSP扩展接口(1)输入的数据，并发送到所述千兆PHY芯片(4)。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置，其特征在于，其特征在于，所述物理层接口模块(32)包括：

数据存储模块(321)，其包括接收数据缓冲区(3211)和发送数据缓冲区(3212)，分别用于存储现场总线上的设备链路层数据和存储经过ARM或DSP处理后的数据；

帧接收及解析模块(323)，用于读取所述接收数据缓冲区(3211)中的数据，并根据链路层数据帧格式提取帧头、帧尾和帧有效数据，并将提取的有效数据交给ARM或DSP进行处理；

组帧及帧发送模块(324)，其根据链路层数据帧格式将来自ARM或DSP的数据封装成数据帧，并存储于所述发送数据缓冲区(3212)，以通过所述千兆PHY芯片(4)发送至现场总线。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置，其特征在于，所述现场总线通信接口(5)包括电口(51)和光口(52)，其中，所述电口(51)包括网络隔离变压器和RJ-45插座，所述光口(52)包括光电转换模块和SFP插座，

现场总线上的设备链路层数据以电信号或光信号的形式输入该现场总线通信接口(5)中，所述千兆PHY芯片(4)上的差分信号经该现场总线通信接口(5)转换成电信号或光信号后传输到现场总线上。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置，其特征在于，所述ARM/DSP扩展接口(1)与所述FPGA模块(3)之间通过数据线、地址线及控制信号线相互连接。

6.根据权利要求1-5之一所述的一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置，其特征在于，所述通信装置还包括与所述FPGA模块(3)连接的PCI接口(2)，用于与外部的带PCI接口的设备的通信。

7.根据权利要求6所述的一种基于FPGA的千兆以太网现场总线通信装置，其特征在于，所述应用层接口模块(31)还包括PCI核(311)，其与所述PCI接口(2)连接，以实现与带PCI接口的设备的通信。