[发明专利]运动控制卡与端子板间实现数据通信的电路结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，特别涉及数控系统运动控制卡控制技术领域，具体是指一种数控系统中基于异步串行总线实现运动控制卡与端子板之间数据通信的电路结构及其方法。

背景技术

工业自动化控制领域中运动控制卡与端子板之间出现了并行通信和串行通信两种方式。其中并行通信方式多采用直连，两者之间没有通信协议，只是简单的端口数据输入输出。接口方式如图1所示。

此种并行通信方式的设计简单，通信速度较快，但不易于扩展，且板卡与端子板之间的连线较多，易受干扰，随着信号的增加，产品成本较高。

随着制造工艺的提高，芯片速度越来越快，传输速度不再是制约数据传输的主要问题。近年来，工业自动化控制领域串行通信兴起，如CAN总线、485总线、工业以太网等，使用串行通信方式的设备层出不穷。CAN总线及工业以太网协议实时性高，性能较好，但其协议较为复杂，开发成本较高。因此，迫切需要一种低成本、性能好、设计简单、可靠性高、易于扩展的新的通信机制。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种数据通信速度较快、协议简单、开发周期较短、产品性能可靠、集成度较高、扩展性较强、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的数控系统中基于异步串行总线实现运动控制卡与端子板之间数据通信的电路结构及其方法。

为了实现上述的目的，本发明的数控系统中基于异步串行总线实现运动控制卡与端子板之间数据通信的电路结构及其方法如下：

该数控系统中基于异步串行总线实现运动控制卡与端子板之间数据通信的电路结构，包括运动控制卡、端子板和数个扩展端子板，所述的运动控制卡与外部计算机相连接，且所述的运动控制卡、端子板和数个扩展端子板依次串接，其主要特点是，所述的运动控制卡上承载有主机接口和UART接口，所述的端子板上承载有端子板第一UART接口和端子板第二UART接口，所述的各个扩展端子板上均承载有各自的扩展端子板第一UART接口和扩展端子板第二UART接口，所述的运动控制卡的主机接口与外部计算机相连接，且该运动控制卡的UART接口与所述的端子板第一UART接口相连接，所述的端子板第二UART接口与一扩展端子板上的扩展端子板第一UART接口相连接，该扩展端子板上的扩展端子板第二UART接口与其余的扩展端子板依次串接。

该数控系统中基于异步串行总线实现运动控制卡与端子板之间数据通信的电路结构中的运动控制卡的主机接口为PCI金手指插条。

该数控系统中基于异步串行总线实现运动控制卡与端子板之间数据通信的电路结构中的UART接口和端子板第一UART接口均为高速UART接口。

该利用上述的电路结构实现数控系统中基于异步串行总线进行运动控制卡与端子板之间数据通信的方法，其中包括运动控制卡进行数据接收和发送处理操作、端子板进行数据接收响应和转发数据处理操作，所述的运动控制卡进行数据接收和发送处理操作，包括以下步骤：

（11）所述的运动控制卡进行初始化配置并设定定时器中断；

（12）当定时器超时时启动定时器中断服务；

（13）判断是否收到外部计算机发送来的数据帧；

（14）如果未收到，则发送重发帧，并结束；如果接收到，则判断CRC校验是否正确；

（15）如果CRC校验不正确，则发送重发帧，并结束；如果CRC校验正确，则判断上一次通信是否正常；

（16）如果不正常，则结束；如果正常，则读取缓冲控制寄存器，并进行缓冲控制处理操作；

（17）查找命令帧地址映射表；

（18）对命令帧进行打包；

（19）设置重发帧为命令帧，并发送至所述的端子板；

所述的端子板进行数据接收响应和转发数据处理操作，包括以下步骤：

（21）所述的端子板进行初始化配置并设置定时器中断初始化；

（22）当定时器超时时启动定时器中断服务，将从所述的端子板第一UART接口所接收到的数据存储于相应的缓冲区中；

（23）判断是否已经配置数据起始帧；

（24）如果是，则设置更新模式有效；

（25）判断接收到的数据是否为OUT数据帧；

（26）如果是，则设置正常模式有效；

（27）判断是否为配置模式；

（28）如果是，则进行端子板配置操作处理；如果否，则进行数据缓存和转发操作处理；

（29）将定时器变量清零。