[发明专利]一种简单输入输出设备的EtherNet/IP Adapter协议栈控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体的说，涉及简单输入输出设备的EtherNet/IP Adapter协议栈控制方法。

背景技术

简单输入输出设备，即I/O设备的处理能力低，此类简单输入输出设备的主频一般不超过50MHz，但是，却对实时性要求很高。这类设备要接入EtherNet/IP网络，就必须具备运行EtherNet/IP Adapter协议栈和TCP/IP协议栈的能力。其中，EtherNet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。

随着现场设备智能程度的不断提高，控制系统变得越来越分散，现场设备之间的数据交换量飞速增长，而现场总线的传输速率较低,为解决现场总线所带来的问题，国际上各厂商开始采用以太网来作为控制网络。相对于其他类型工业以太网而言，EtherNet/IP使用标准TCP/IP以太网，使其工业用户能直接从标准TCP/IP以太网技术本身的持续创新和成本降低等好处中获益，为此，大多数厂商选择了EtherNet/IP作为工业以太网协议。为了使简单输入输出设备也具备EtherNet/IP通信能力，就必须设计一个适用的EtherNet/IP Adapter协议栈。

目前，现有的设计方案都是按照CIP规范中定义的通信适配器设备类型（Communications Adapter）来实现，具体的对象模型如下：

请参见图1所示，图1所示的为主控设备1和简单输入输出设备2的数据交互示意图。其中，TCP/IP接口对象包含使用TCP/IP协议的信息；标识对象(Identity Object)是提供一些特定信息来辨识此设备，其参数主要包括:厂商编号(Vendor ID)、设备类型(Device Type)、产品编号(Product Code)、版本标号(Revision)、序号(Serial Number)、状态(State)等；I/0连接对象主要是用来传递I/O数据，支持一对一连接和一对多连接，通常传递的都是设备的输出、输入数据；报文路由对象（Message Router Object）是将连接对象接收过来的 显式报文（Explicit Message）解析，分发给各个对象，如TCP/IP接口对象、标识对象、应用对象等，然后将各个对象返回的数据打包，交给连接对象发送；应用对象是与具体应用相关的对象，负责实现此设备所支持的特定行为。如果此设备的功能为数字输出，则此处的应用对象就会有一个数字输出对象(Discrete Output Point Object)；如果此设备支持AD功能，则此处的应用对象就会有一个模拟输入对象(Analog Input Point Object)，以此类推。

在图1所示的例子中，CIP是面向连接的协议，当主控设备要与网络上的其他简单输入输出设备建立连接时，先给简单输入输出设备的未连接报文管理器21（Unconnected Message Manager,UCMM）发送连接请求，简单输入输出设备若答应请求，则创建、初始化连接对象，并向主控设备的未连接报文管理器返回响应信息，然后，主控设备创建、初始化自己的连接对象。连接划分为I/O连接（I/O Connections）和显式报文连接（Explicit Messaging Connections）。连接完成之后，就可以通过连接对象传送基于连接的显式报文或I/O报文。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现现有技术存在以下问题：

当连接建立完成后，对于简单输入输出设备来说，就仅需要I/O数据的传输，不需具备复杂的消息数据通信、网络管理等功能，基于这点，就不再需要未连接报文管理器来响应未连接的显式报文，也无需连接对象来响应基于连接的显式报文，因而也无需报文路由对象，这些对象会带来很大的处理开销，在处理能力低的简单I/O设备中就会导致无法满足I/O数据的实时传输性能。

使用符合CIP规范定义的标准的Scanner设备对运行有EtherNet/IP Adapter协议栈的典型的简单I/O设备进行测试，其中，主频为50MHz处理速度，内存为16位宽，Scanner设备端的测试记录见表1，测试参数是16ms通信周期，输入数据512字节，输出数据512字节：

表1