[发明专利]一种以太网通信主站实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及以太网技术领域，具体涉及一种以太网通信主站实现方法。 

背景技术

随着以太网技术的日益广泛推广，应用于工业自动化领域的以太网——实时工业以太网，已成为工业控制现场总线技术的一个重要发展方向。市场上已有的实时工业以太网根据不同的实时性和成本要求分别使用了不同的实现原理，比较常见的实时以太网总线有Ethernet/IP、Modbus/TCP、Ethernet Powerlink、EtherCAT、Profinet等。相比其他总线。EtherCAT总线采用集总帧的调度方式，在数据链路层和物理层都实现了微秒级的高实时性通信，可以达到小于100us的数据刷新周期，各个从站节点设备可以达到纳秒级的时钟同步精度；EtherCAT总线同时具有开放性好和实现成本低等特点，因而在工业自动化领域得到了广泛的应用。 

EtherCAT总线采用特定的环状拓扑发送数据，从站使用专门的控制器ESC（EtherCAT Slave Controller）实现主要功能，EtherCAT主站使用标准的以太网控制器，通过软件可以实现主站的所有功能。实时操作系统上的软主站通常采用轮询调用网卡驱动方式实现总线通信，总显得同步模式通常是各个从站同步参考时钟从站，而参考时钟从站同步于软主站，由于整个系统都同步于软主站，所以对主站操作系统的实时性要求比较高。通过该方法实现的软主站在运行过程中经常会出现总线同步失败、数据帧丢包等通信错误，特别是当操作系统实时性不高时，总线稳定性更差。 

发明内容

针对目前以太网技术存在的上述问题，本发明提供一种以太网通信主站实现方法的技术方案，具体包括： 

一种以太网通信主站实现方法，包括以太网、主站和从站，所述主站通过连接装置与所述以太网连接，并与所述通过所述以太网与所述主站连接的从站形成总线结构；

所述主站包括用于扫描并获取所述从站信息的扫描模块，,用于配置所述从站并监控所述总线结构实时状态的操作模块，以及用于实现定时中断操作的定时模块；

其中，具体包括：

步骤a，对主站进行初始化，并扫描总线；

步骤b，对总线进行配置，同时监控总线的实时状态；

步骤c，总线进入正常运行阶段，完成主站和从站间的数据通信工作。

优选地，以太网通信主站实现方法，其中，所述对主站进行初始化的具体步骤包括： 

步骤a1，创建并初始化主站；

步骤a2，通过所述连接装置使所述主站与所述以太网连接；

步骤a3，通过发送数据帧的方式触发所述扫描模块扫描总线。

优选地，以太网通信主站实现方法，其中，所述扫描总线的具体步骤包括： 

步骤aa，所述主站向总线发送一数据帧，并启动所述扫描模块；

步骤ab，所述从站接收并处理所述数据帧，将处理结果返回所述主站的扫描模块，同时触发所述主站的接收中断；

步骤ac，所述扫描模块接收所述处理结果，并根据所述处理结果分析所述从站的状态，同时启动所述操作模块；

步骤ad，所述操作模块根据所述从站的系统时间确定所述主站的下发数据帧时间，初始化所述定时模块；

步骤ae，所述定时模块启动所述定时中断操作，根据预设的时间间隔驱动所述主站向所述从站发送指令；

步骤af，所述从站响应所述主站发送的指令后，所述数据帧返回所述主站并再次触发所述主站的接收中断，返回所述步骤ac。

优选地，以太网通信主站实现方法，其中，所述配置总线的具体步骤包括： 

步骤b1，请求主站进入操作阶段；

步骤b2，创建用于周期性数据交换的域；

步骤b3，根据扫描模块接收的各从站的基本信息，填充各从站信息；

步骤b4，激活所述主站并启动所述操作模块。

优选地，以太网通信主站实现方法，其中，所述总线正常运行阶段的具体步骤包括： 

步骤c1，所述操作模块检测总线上的各所述从站都进入操作阶段后，通知所述主站进行数据传输；

步骤c2，所述主站接收到数据帧后触发接收中断，并解析所述数据帧中的数据包；

步骤c3，所述主站根据系统时间计算下次从站同步信号产生的时间，并以此确定主站下发指令的时刻，初始化定时器；

步骤c4，所述主站根据所述定时模块中确定的时刻向所述从站发送指令，所述从站响应所述指令后所述数据帧返回所述主站，并返回所述步骤c2。