CN102231718A - 一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 - Google Patents
一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102231718A CN102231718A CN2011102030366A CN201110203036A CN102231718A CN 102231718 A CN102231718 A CN 102231718A CN 2011102030366 A CN2011102030366 A CN 2011102030366A CN 201110203036 A CN201110203036 A CN 201110203036A CN 102231718 A CN102231718 A CN 102231718A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ethercat
- bus
- data
- controller
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种EtherCAT网关及其通信方法，所述的网关包括EtherCAT协议控制器、EtherCAT收发器、ARM中央控制器、CAN总线控制器、CAN总线收发器。ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和CAN总线控制器双向连接；所述的EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器通过CAN总线收发器与CAN总线双向连接。本发明通过ARM中央控制器实现了EtherCAT协议控制器与CAN总线控制器的数据交换，解决了EtherCAT实时工业以太网与CAN总线通信的互联问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于微处理器的实时工业以太网EtherCAT与CAN总线进行数据转换的网关及其通信方法，属于工业自动化控制领域。
背景技术
随着实时工业以太网技术的日益广泛推广，用于办公及信息自动化的以太网技术开始逐渐向下延伸，直接应用于现场设备的自动化控制。
EtherCAT(Ethernet for Control and Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时、高速以太网通信协议。它具有传输容量大、传输速度快、时钟同步性高、实现成本低、开放性好等特点。它已经作为标准化的技术，是国际标准IEC/PAS62407以及ISO1574-4的一部分。EtherCAT使用全双工100Mb/s以太网，系统由一个通信主站和若干从站通信节点组成。主站使用标准的以太网控制器，协议和驱动程序由软件实现。从站通信节点使用转发器处理技术。
CAN总线是一种广泛应用的现场总线技术，在多种工业自动化系统中有大量工程应用。但EtherCAT实时工业以太网与CAN总线在通信协议上存在明显区别，因此当自动化系统中同时存在EtherCAT工业以太网和CAN总线时，不能直接进行互联通信，需要设计一种网关来解决这个问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，实现EtherCAT实时工业以太网与CAN总线的直接互联通信。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：包括EtherCAT协议收发器（PHY）、EtherCAT协议控制器、ARM中央控制器、CAN总线控制器、CAN总线收发器。所述的ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和CAN总线控制器双向连接；所述的EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器通过CAN总线收发器与CAN总线双向连接。
所述的ARM中央控制器可以是以下三种之一：
a.ARM7嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM7处理器内核；
b．ARM9嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM9处理器内核；
c．其他ARM系列嵌入式处理器。
所述ARM中央控制器分别与ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10相连。
一种EtherCAT与CAN通信的网关的通信方法，其特征在于：包括EtherCAT数据转换成CAN总线数据的方法和CAN总线数据转换成EtherCAT数据的方法，具体包括以下步骤：
EtherCAT数据转换成CAN总线数据：EtherCAT协议收发器接受EtherCAT的数据发送至EtherCAT协议控制器；EtherCAT协议控制器根据EtherCAT协议规定，接收EtherCAT数据帧；ARM中央控制器读取EtherCAT协议控制器中的数据，经过逻辑运算处理，生成CAN数据，然后将数据写入CAN总线控制器；CAN总线控制器根据CAN总线协议的规定，读取ARM中央控制器写入CAN总线控制器中的数据，经过编码生成CAN数据帧；CAN总线收发器接收CAN总线控制器的数据帧并发送到CAN总线。
CAN总线数据转换成EtherCAT数据：CAN总线收发器接受CAN总线的数据发送至CAN总线控制器；CAN总线控制器根据CAN总线协议规定，接收CAN数据帧；ARM中央控制器读取CAN总线控制器中的数据，经过逻辑运算处理，生成EtherCAT数据，然后将数据写入EtherCAT协议控制器；EtherCAT协议控制器根据EtherCAT协议的规定，读取ARM中央控制器写入EtherCAT协议控制器中的数据，经过编码生成CAN数据帧；EtherCAT协议收发器接收EtherCAT协议控制器的数据帧并发送到EtherCAT工业以太网。
本发明的有益效果是，提出一种EtherCAT网关及其工作方法，解决EtherCAT实时工业以太网与CAN总线通信的互联问题；使用ARM系列嵌入式处理器作为中央控制器，实现简单，功能全面，运行稳定，成本低廉。
附图说明
图1是本发明的基本架构和工作原理；
图2是本发明的电路结构。
图中：1.EtherCAT协议收发器，2.EtherCAT协议控制器，3.ARM中央控制器，4.CAN总线控制器，5.CAN总线收发器，6.ARM中央控制器外围电路，7.配置信息存储器，8.数据存储器，9.程序存储器，10.显示。
具体实施方式
结合附图对本发明进行详细描述。如图1所示，一种EtherCAT与CAN通信的网关，包括EtherCAT协议收发器1、EtherCAT协议控制器2、ARM中央控制器3、CAN总线控制器4、CAN总线收发器5。所述的ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器2和CAN总线控制器4双向连接；所述的EtherCAT协议控制器2通过EtherCAT协议收发器1与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器4通过CAN总线收发器5与CAN总线双向连接。
一种EtherCAT与CAN通信的网关的通信方法，包括EtherCAT数据转换成CAN总线数据的方法和CAN总线数据转换成EtherCAT数据的方法，具体包括以下步骤：
EtherCAT数据转换成CAN总线数据：EtherCAT协议收发器1接收EtherCAT的数据发送至EtherCAT协议控制器2；EtherCAT协议控制器2根据EtherCAT协议规定，接收EtherCAT数据帧；ARM中央控制器3读取EtherCAT协议控制器2中的数据，经过逻辑运算处理，生成CAN数据，然后将数据写入CAN总线控制器4；CAN总线控制器4根据CAN总线协议的规定，读取ARM中央控制器3写入CAN总线控制器4中的数据，经过编码生成CAN数据帧；CAN总线收发器5接收CAN总线控制器4的数据帧并发送到CAN总线。
CAN总线数据转换成EtherCAT数据：CAN总线收发器5接收CAN总线的数据发送至CAN总线控制器4；CAN总线控制器4根据CAN总线协议规定，接收CAN数据帧；ARM中央控制器3读取CAN总线控制器4中的数据，经过逻辑运算处理，生成EtherCAT数据，然后将数据写入EtherCAT协议控制器2；EtherCAT协议控制器2根据EtherCAT协议的规定，读取ARM中央控制器3写入EtherCAT协议控制器2中的数据，经过编码生成CAN数据帧；EtherCAT协议收发器1接收EtherCAT协议控制器2的数据帧并发送到EtherCAT工业以太网。
结合图1和图2对本发明的电路及其工作原理做进一步说明：本发明的电路包括EtherCAT协议控制电路，CAN总线控制电路，ARM中央控制器3及其外围接口电路。具体电路分类如下：
如图1所示：EtherCAT协议控制电路是EtherCAT工业以太网和ARM中央控制器3接口的主要控制电路，主要包括EtherCAT协议收发器1，EtherCAT协议控制器2和其与ARM中央控制器3的接口电路。ARM中央控制器3通过标准的总线读写来控制EtherCAT协议控制器2发送或接收EtherCAT的数据，EtherCAT协议控制器2负责总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧。EtherCAT协议收发器1负责将收发的数据转换成符合EtherCAT物理层规定的电信号，同时对EtherCAT的协议控制电路进行隔离和保护。
CAN总线控制电路是CAN总线和ARM中央控制器3接口的主要控制电路，主要包括CAN总线收发器5，CAN总线控制器4和其与ARM中央控制器3的接口电路。ARM中央控制器3通过标准的总线读写来控制CAN总线协议控制器4发送或接收CAN总线的数据，CAN总线控制器4负责总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧。CAN总线收发器5负责将收发的数据转换成符合CAN总线物理层规定的电信号，同时对CAN的总线控制电路进行隔离和保护。
如图2所示：ARM中央控制器3及其外围电路实现了网关的中央控制功能，主要包括ARM中央控制器3、ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10。ARM系列处理器内核是32位的RISC处理器，支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，主要负责运行用户的应用程序。程序存储器9由非易失性闪存（FLASH）或非易失铁电存储器（F-RAM）组成，永久保存应用程序；数据存储器8由同步动态随即访问存储器（SDRAM）组成，用于代码运行时的内存分配及实时数据的存储。配置信息存储器7由非易失铁电存储器（F-RAM）组成，存储总线配置信息数据、用户配置信息及用户需永久保存的数据信息。用户可以通过编程工具进行应用存储器的编写和编译，生成二进制代码文件后，通过网络接口、串口或JTAG接口下载至程序存储器9中，ARM中央控制器3将自动加载并执行用户应用程序，对总线进行逻辑处理，并进行管理及显示10等其他功能。ARM中央控制器外围电路是指根据单片机运行需要配置的附属电路，如晶振、看门狗电路等等。
以上仅以最佳实施例对本发明做进一步的说明,然其并非对本发明的限定,本发明的保护范围以表示在权利要求的内容为准。
Claims (4)
1.一种EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：包括EtherCAT协议收发器、EtherCAT协议控制器、ARM中央控制器、CAN总线控制器、CAN总线收发器，所述ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和CAN总线控制器双向连接；所述的EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器通过CAN总线收发器与CAN总线双向连接。
2.根据权利要求1所述的EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：所述ARM中央控制器为以下三种之一：
a.ARM7嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM7处理器内核；
b．ARM9嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM9处理器内核；
c．其他ARM系列嵌入式处理器。
3.根据权利要求1所述的EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：所述ARM中央控制器分别与ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10相连。
4. 一种EtherCAT与CAN通信的网关的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
EtherCAT数据转换成CAN总线数据：EtherCAT协议收发器接受EtherCAT的数据发送至EtherCAT协议控制器；EtherCAT协议控制器根据EtherCAT协议规定，接收EtherCAT数据帧；ARM中央控制器读取EtherCAT协议控制器中的数据，经过逻辑运算处理，生成CAN数据，然后将数据写入CAN总线控制器；CAN总线控制器根据CAN总线协议的规定，读取ARM中央控制器写入CAN总线控制器中的数据，经过编码生成CAN数据帧；CAN总线收发器接收CAN总线控制器的数据帧并发送到CAN总线；
CAN总线数据转换成EtherCAT数据：CAN总线收发器接受CAN总线的数据发送至CAN总线控制器；CAN总线控制器根据CAN总线协议规定，接收CAN数据帧；ARM中央控制器读取CAN总线控制器中的数据，经过逻辑运算处理，生成EtherCAT数据，然后将数据写入EtherCAT协议控制器；EtherCAT协议控制器根据EtherCAT协议的规定，读取ARM中央控制器写入EtherCAT协议控制器中的数据，经过编码生成CAN数据帧；EtherCAT协议收发器接收EtherCAT协议控制器的数据帧并发送到EtherCAT工业以太网。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110203036 CN102231718B (zh) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110203036 CN102231718B (zh) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102231718A true CN102231718A (zh) | 2011-11-02 |
| CN102231718B CN102231718B (zh) | 2013-07-31 |
Family
ID=44844255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110203036 Active CN102231718B (zh) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102231718B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103457814A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-18 | 昆山奥德鲁自动化技术有限公司 | 一种现场总线与spi总线通信的路由及其通信方法 |
| CN104468511A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-03-25 | 杭州菲达环保技术研究院有限公司 | 一种用于烟草机械中EtherCAT与CAN协议通信装置及方法 |
| CN104683209A (zh) * | 2013-12-03 | 2015-06-03 | 常州飞石机器人系统有限公司 | 一种EtherCAT网络主站之间的耦合设备及EtherCAT网络耦合系统 |
| CN105827647A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-03 | 浙江京禾电子科技有限公司 | 协议转换器 |
| CN105847050A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-08-10 | 华中科技大学 | 一种工业以太网的断线故障检测及时钟同步恢复方法 |
| CN106961437A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-18 | 华东师范大学 | Can和以太网络的混合网络网关网管装置及其交换方法 |
| CN109507931A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-03-22 | 中电智能科技有限公司 | 基于CAN open通信协议的通信卡 |
| CN110752957A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-04 | 中船动力研究院有限公司 | 以太网控制自动化网络节点及其报文分析设备 |
| CN112039743A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-04 | 湖南华数智能技术有限公司 | 一种ASI总线和EtherCAT总线互联互通的装置 |
| WO2022104869A1 (zh) * | 2020-11-20 | 2022-05-27 | 昆高新芯微电子(江苏)有限公司 | 基于芯片级加密的以太网和现场总线融合网关及传输方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080229084A1 (en) * | 2007-03-18 | 2008-09-18 | Moxa Technologies Co., Ltd. | Method of determing request transmission priority subject to request channel and transtting request subject to such request transmission priority in application of fieldbus communication framework |
| WO2009021974A2 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Beckhoff Automation Gmbh | Real-time industrial ethernet ethercat communication control |
| KR20090119110A (ko) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | 주식회사 서보산전 | 이더캣통신 기반의 슬레이브 제어 시스템 |
| CN101834727A (zh) * | 2009-03-11 | 2010-09-15 | 欧姆龙株式会社 | 设备和网络系统 |
| CN101963811A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-02 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 通讯控制器及基于该通讯控制器的工业控制系统 |
| CN202168097U (zh) * | 2011-07-20 | 2012-03-14 | 国电南京自动化股份有限公司 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关 |
-
2011
- 2011-07-20 CN CN 201110203036 patent/CN102231718B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080229084A1 (en) * | 2007-03-18 | 2008-09-18 | Moxa Technologies Co., Ltd. | Method of determing request transmission priority subject to request channel and transtting request subject to such request transmission priority in application of fieldbus communication framework |
| WO2009021974A2 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Beckhoff Automation Gmbh | Real-time industrial ethernet ethercat communication control |
| KR20090119110A (ko) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | 주식회사 서보산전 | 이더캣통신 기반의 슬레이브 제어 시스템 |
| CN101834727A (zh) * | 2009-03-11 | 2010-09-15 | 欧姆龙株式会社 | 设备和网络系统 |
| CN101963811A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-02 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 通讯控制器及基于该通讯控制器的工业控制系统 |
| CN202168097U (zh) * | 2011-07-20 | 2012-03-14 | 国电南京自动化股份有限公司 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103457814A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-18 | 昆山奥德鲁自动化技术有限公司 | 一种现场总线与spi总线通信的路由及其通信方法 |
| CN104683209B (zh) * | 2013-12-03 | 2018-01-26 | 常州飞石机器人系统有限公司 | 一种EtherCAT网络主站之间的耦合设备及EtherCAT网络耦合系统 |
| CN104683209A (zh) * | 2013-12-03 | 2015-06-03 | 常州飞石机器人系统有限公司 | 一种EtherCAT网络主站之间的耦合设备及EtherCAT网络耦合系统 |
| CN104468511A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-03-25 | 杭州菲达环保技术研究院有限公司 | 一种用于烟草机械中EtherCAT与CAN协议通信装置及方法 |
| CN105847050A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-08-10 | 华中科技大学 | 一种工业以太网的断线故障检测及时钟同步恢复方法 |
| CN105827647A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-03 | 浙江京禾电子科技有限公司 | 协议转换器 |
| CN106961437A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-18 | 华东师范大学 | Can和以太网络的混合网络网关网管装置及其交换方法 |
| CN109507931A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-03-22 | 中电智能科技有限公司 | 基于CAN open通信协议的通信卡 |
| CN110752957A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-04 | 中船动力研究院有限公司 | 以太网控制自动化网络节点及其报文分析设备 |
| CN110752957B (zh) * | 2019-10-30 | 2022-05-17 | 中船动力研究院有限公司 | 以太网控制自动化网络节点及其报文分析设备 |
| CN112039743A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-04 | 湖南华数智能技术有限公司 | 一种ASI总线和EtherCAT总线互联互通的装置 |
| CN112039743B (zh) * | 2020-08-27 | 2022-04-12 | 湖南华数智能技术有限公司 | 一种ASI总线和EtherCAT总线互联互通的装置 |
| WO2022104869A1 (zh) * | 2020-11-20 | 2022-05-27 | 昆高新芯微电子(江苏)有限公司 | 基于芯片级加密的以太网和现场总线融合网关及传输方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102231718B (zh) | 2013-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102231718B (zh) | 一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 | |
| CN103425106B (zh) | 一种基于Linux的EtherCAT主/从站控制系统及方法 | |
| CN103095537B (zh) | 一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置 | |
| CN101345629B (zh) | 一种双现场总线接口转换器 | |
| CN102291337B (zh) | EtherCAT协议与Profibus-DP协议通信转换的网关及其通信方法 | |
| CN101963808B (zh) | 一种支持多种现场总线协议的系统的实现方法 | |
| CN102710478A (zh) | Profibus-DP和Modbus集成化从节点装置 | |
| CN100504688C (zh) | 在环形总线数控系统中实现总线控制器功能的专用芯片 | |
| CN104410600B (zh) | 控制网络多协议数据转换装置 | |
| CN104636301B (zh) | 一种基于pci‑e接口的大规模plc高速背板总线系统 | |
| CN202257553U (zh) | 一种通用串口到modbus的协议转换器 | |
| CN102263709A (zh) | 一种EtherCAT与RS485通信转换的网关及其通信方法 | |
| CN201435738Y (zh) | Profibus-dp与can现场总线协议转换器 | |
| CN101013315A (zh) | 基于全数字环形总线式通用型数控系统 | |
| CN105978896A (zh) | 一种工业以太网从站转Modbus主站的通信装置 | |
| CN103901814B (zh) | 一种多轴运动数控系统 | |
| CN204481848U (zh) | 工业现场总线多协议路由器 | |
| CN201860344U (zh) | 一种支持多种现场总线协议的系统 | |
| CN110535759A (zh) | 一种通信网关、相关方法以及相关装置 | |
| CN101013314A (zh) | 基于全数字环形总线式集成型数控系统 | |
| Zhang et al. | Development for protocol conversion gateway of PROFIBUS and Modbus | |
| CN202353595U (zh) | 一种EtherCAT与RS485通信转换的网关 | |
| CN202206415U (zh) | 一种EtherCAT协议与Profibus-DP协议通信转换的网关 | |
| CN202168097U (zh) | 一种EtherCAT与CAN通信的网关 | |
| CN200997073Y (zh) | 基于全数字环形总线式通用型数控系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180528 Address after: 210032 No. 8 Xing Huo Road, high tech Industrial Development Zone, Nanjing, Jiangsu Patentee after: Nanjing Hehai Nanzi Hydropower Automation Co., Ltd. Address before: 210009 new model Road 38, Gulou District, Nanjing, Jiangsu Patentee before: Nanjing Automation Co., Ltd., China Electronics Corp. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190123 Address after: 210009 new model Road 38, Gulou District, Nanjing, Jiangsu Patentee after: Nanjing Automation Co., Ltd., China Electronics Corp. Address before: 210032 No. 8 Xing Huo Road, high tech Industrial Development Zone, Nanjing, Jiangsu Patentee before: Nanjing Hehai Nanzi Hydropower Automation Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |