[发明专利]一种实现Powerlink工业实时以太网通讯的主/从站卡的设计方法

权利要求书

1.一种实现Powerlink工业实时以太网通讯的主/从站卡的设计方法，其特征在于，所述主/从站卡包括片内CPU、软接口、Powerlink工业实时以太网通讯IP核；所述片内CPU设计Powerlink协议栈用户层，所述用户层包括控制器一、对象字典、中断产生器一、过程数据对象模块、服务数据对象模块；所述IP核包括内核层和MAC层，所述内核层包括中断产生器二、同步数据缓存模块、异步数据缓存模块、控制器二；

其中，所述主/从站卡设计为主站卡时，满足以下特征：

所述中断产生器一依据所述中断产生器二的触发产生中断，由此形成中断时序，所述中断时序中相邻两个中断的时间为一个Powerlink周期，所述Powerlink周期包括同步处理时间、异步处理时间和空闲时间；

所述控制器一接收一个Powerlink周期的控制信息集，所述控制信息集控制与所述主站相连的至少一个从站，所述控制信息集包括与所述至少一个从站相对应的至少一个控制信息；所述控制器一在接收所述中断之后，首先在所述同步处理时间内将所述控制信息中的需要同步处理的数据发送至所述过程数据对象模块，在所述异步处理时间内将所述控制信息中需要异步处理的数据发送至所述服务数据对象模块，而在空闲时间内不做处理；

所述对象字典依据CANopen协议辅助所述过程数据对象模块建立与所述同步数据缓存模块之间的同步数据通道，辅助所述服务数据对象模块建立与所述异步数据缓存模块之间的异步数据通道；

所述过程数据对象模块通过软接口依据所述同步数据通道将需要同步处理的数据发送至所述同步数据缓存模块，所述服务数据对象模块通过所述软接口依据所述异步数据通道将需要异步处理的数据发送至所述异步数据缓存模块；

所述控制器二按照Powerlink协议完成以下数据组帧：先在所述同步时间内把需要同步处理的数据组成Powerlink数据帧一，并将所述Powerlink数据帧一发送至所述MAC层，后在所述异步时间内把需要异步处理的数据组成Powerlink数据帧二，并将所述Powerlink数据帧二发送至所述MAC层；

所述中断产生器二在所述控制器二完成所述数据组帧后，且在当前Powerlink周期结束时触发所述中断产生器一。

2.如权利要求1所述的实现Powerlink工业实时以太网通讯的主/从站卡的设计方法，其特征在于，在所述同步时间内，所述控制器二按照Powerlink协议把从所述MAC层接收的数据解帧出同步应答信息，并发送给所述同步数据缓存模块供所述控制器一读取；在所述异步时间内，所述控制器二按照Powerlink协议把从所述MAC层接收的数据解帧出异步应答信息，并发送给所述异步数据缓存模块供所述控制器一读取。

3.如权利要求1所述的实现Powerlink工业实时以太网通讯的主/从站卡的设计方法，其特征在于，所述用户层还包括网络状态机，所述内核层还包括数据链路状态机、事件寄存器；

所述网络状态机用于管理Powerlink工业实时以太网的通讯状态，主站搜寻到至少一个从站且相应从站反馈应答信息时为网络活跃状态，所述通讯状态在网络活跃状态时，Powerlink工业实时以太网被激活；

所述数据链路状态机用于定义所述内核层的不同数据处理状态，使所述控制器二在不同的数据处理状态时处理相应的数据；

所述事件寄存器用于根据所述网络状态机和所述数据链路状态机的不同状态，记录相应事件并存储。

4.如权利要求1所述的实现Powerlink工业实时以太网通讯的主/从站卡的设计方法，其特征在于，所述片内CPU、所述软接口、所述IP核均运行在FPGA上。

5.如权利要求1所述的实现Powerlink工业实时以太网通讯的主/从站卡的设计方法，其特征在于，所述主站卡与管理设备构成主站的核心部件，所述主站在通讯时的通讯方法为：所述管理设备上应用程序的控制信息会依次通过PCIe接口、用户层、软接口、内核层、MAC层、Powerlink网络接口输出到与从站连接的工控设备，实现对所述工控设备的控制；所述主站卡与所述管理设备通过PCIe接口连接，而与所述从站通过Powerlink网络接口连接。