[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

摘要

本发明公开了一种实现Powerlink工业实时以太网通讯的主/从站卡的设计方法。所述主从/站卡能配置成Powerlink工业实时以太网通讯主站卡或者从站卡。主/从站卡在设计时，在FPGA内部构建片内CPU、Powerlink工业实时以太网通讯IP核、将片内CPU和IP核达成通讯的软体接口。片内CPU包括Powerlink协议栈用户层，IP核包括Powerlink协议栈的内核层和MAC层。主/从站卡使用时，把金手指插入上位机主板CAL母座中，上位机运行Powerlink协议栈应用程序，FPGA运行用户层、内核层和MAC层。使用本发明在Windows这类非实时操作系统下最小循环周期达到1ms,同步响应时间480us；在无操作系统的情况下，最小循环周期可达200us，抖动1us左右。

主权项

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、软体接口、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体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体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。