CN104426793A - 用于控制网络信息流通量的装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于控制网络信息流通量的装置。所述装置包括：数据对象服务提供模块，其生成数据校验服务帧；消息服务提供模块，其生成数据传输服务帧；帧延迟模块，其调整由所述数据对象服务提供模块生成的数据校验服务帧的生成周期；信息流通量分析模块，其将由所述消息服务提供模块生成的数据传输服务帧的数据传输量和参考数据传输量进行比较，其中所述信息流通量分析模块根据比较结果确定数据校验服务帧的生成周期，并且根据确定的生成周期控制所述帧延迟模块的操作；以及传输队列，其将从所述信息流通量分析模块传输的服务帧传输到控域网开放(CANopen)网络。

Description

用于控制网络信息流通量的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求在35U.S.C.119和35U.S.C.365之下的于2013年8月29日提交的申请号为10-2013-0103506的韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及一种用于控制网络信息流通量的装置，并且更特别地，涉及一种可以防止网络的数据传输延迟的用于控制网络信息流通量的装置。
背景技术
控域网(control area network,CAN)是双线串行通信总线，其是除医疗设备、航空电子设备、办公自动化设施、消费品、其他许多产品和应用以外，还被广泛用于汽车和工业控制应用的工业标准。CAN控制器当前可以作为被配置为与微控制器、集成到微控制器芯片中的电路或插入其中的模块相连接的独立装置使用。
自从1986年，CAN用户(软件程序员)使用CAN物理层以及CAN帧格式并且支持CAN规范，已经开发出扩展CAN功能的多种高级CAN应用层(CAN application layers,CAL)。CANopen是CAL之一，其是支持CAN的协议，并且还正被用于管理和监控各种工业领域中的可编程逻辑控制器(PLC)设备。由于CANopen网络的使用被扩展，因此需要防止CANopen网络的数据传输延迟。
发明内容
实施例提供一种用于控制网络信息流通量的装置，其可以根据控域网开放(CANopen)网络的传输容量调整数据传输量。
额外的方案将会在接下来的描述中部分地阐明并且通过描述部分地将是显而易见的，或可以通过本实施例的实践而了解到。
在一个实施例中，一种用于控制网络信息流通量的装置，包括：数据对象服务提供模块，其生成数据校验服务帧；消息服务提供模块，其生成数据传输服务帧；帧延迟模块，其调整由所述数据对象服务提供模块生成的所述数据校验服务帧的生成周期；信息流通量分析模块，其将由所述消息服务提供模块生成的所述数据传输服务帧的数据传输量和参考数据传输量进行比较，其中所述信息流通量分析模块根据比较结果确定所述数据校验服务帧的生成周期，并且根据确定的生成周期控制所述帧延迟模块的操作；以及传输队列，其将从所述信息流通量分析模块传输的服务帧传输到控域网开放(CANopen)网络。
根据一实施例，配置CANopen网络的主装置可以将根据用户输入的数据传输计划和CANopen的传输容量进行比较以调整数据传输量。
在下文的附图和描述中阐明一个以上实施例的细节。通过描述和附图以及通过权利要求书，其它特征将会是显而易见的。
附图说明
图1是根据实施例的控域网开放(CANopen)网络的示意图。
图2是根据实施例的在CANopen网络中的主装置的示意图。
图3是用于解释根据实施例的在CANopen网络中的主装置的操作的图示。
图4是根据另一个实施例的在CANopen网络中的主装置的示意图。
图5是根据实施例的控制CANopen网络信息流通量的方法的流程图。
图6是根据实施例的计算传输帧的数量的方法的流程图。
具体实施方式
下文仅示出本发明的原理。因此，本领域的技术人员可以发明实现本发明的原理并且虽没有被清楚地描述或显示在说明书中但是被包括在本发明的概念和范围中的各种装置。而且，在说明书中列举的全部条件术语和实施例在原理上仅旨在用于理解本发明的概念的目的，因此，应该理解的是本发明不限于实施例和将被特别列举的陈述。
而且，应该理解的是，列举具体实施例的全部详细的描述以及本发明的原理、视图以及实施例旨在包括它们结构和功能上的等同。而且，这种等同应该被理解为包括当前已知的等同以及将在未来开发出的等同，也就是，所有元件被发明为执行相同功能而不考虑它们的结构。
因此，例如，在此使用的框图应该被理解为代表实施本发明的原理的示例性电路的概念。同样地，全部流程图、状态转移图以及伪码应该被理解为代表各种过程，其可以被大体上表示于电脑可读介质并且通过计算机或处理器执行而不论计算机或处理器是否被清楚地显示。
在图中显示的包括处理器或被表示为与处理器相似的概念的功能模块的各种元件的功能，可以通过使用专用硬件和具有按照适当软件运行软件的能力的硬件来提供。当通过处理器来提供时，这种功能可以由单个专用的处理器、单个共享处理器或多个单独处理器(其中一些可以共享)来提供。
而且，处理器、控制或表示与它们相似的概念的术语的清楚使用不应该被解释为排除具有运行软件能力的硬件的引用，而应该被理解为隐含包括数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的ROM、RAM以及非易失性存储器但不限于此。也可以包括其他已知的和一般的硬件。
在以下的权利要求书中，表示为用于执行在详细描述中描述的功能的手段的部件旨在包括，例如，执行功能或全部方法(执行包括全部类型的包括固件/微代码的软件的功能)的电路元件的组合，并且与用于运行软件以执行功能的适当电路合并。由于遵循由各种列举的手段提供的权利要求和功能所需的规则的由这些权利要求限定的本发明被合并，应该被理解的是任意能够提供该功能的手段等同于从说明书领会的内容。
将会通过下文关于附图的详细描述明确上述目的、特性和优点，因此本领域的技术人员将能够容易地实践本发明的技术精神。在描述发明中，将会排除关于本发明的已知技术的详细描述，从而不会不必要地模糊本发明的主题内容。
参照附图在下文中详细描述本发明的示例性实施例。
图1是根据实施例的控域网开放(CANopen)网络的示意图。
参照图1，CANopen网络10包括一个主装置20和多个从装置31、33、35和37。CANopen网络10可以包括多至126个从装置31、33、35和37。
在此情况下，数据通信可以仅在主装置20和配置CANopen网络10的多个从装置31、33、35和37中的至少一个之间执行。
图2是根据实施例的在CANopen网络中的主装置的示意图。
参照图2，主装置20通过传输队列29将数据传输到CANopen网络10。
主装置20可以提供网络管理(NMT)服务、服务数据对象(SDO)服务以及消息服务。也就是，主装置20可以通过管理服务提供模块23、SDO服务提供模块25以及消息服务提供模块27设定CANopen网络并且管理数据传输计划。
管理服务提供模块23可以管理配置CANopen网络的至少一个模块的状态。
SDO服务提供模块25可以修改或校验任意数据。而且，SDO服务提供模块25还可以通过使用被修改的或被校验的数据来修改或校验至少一个数据值，并且还修改或校验CANopen网络通信的设置，但是其不限于此。
消息服务提供模块27可以定时地(时间驱动)传输数据或当具体事件发生(事件驱动)时传输数据，但是其不限于此。
传输队列29可以存储用于执行从管理服务提供模块23、SDO服务提供模块25以及消息服务提供模块27中的每一个模块传输的各服务的帧，可以顺序地将存储的帧传输到CANopen网络10。在此情况下，管理服务提供模块23、SDO服务提供模块25以及消息服务提供模块27中的每一个模块生成适合于相应服务标准的帧。由此，主装置20可以将适合于相应服务的帧传通过传输队列29传输到CANopen网络10。
图3是用于解释根据实施例的在CANopen网络中的主装置的操作的图示。
参照图3，主装置20可以使用安装于PC 40中的配置工具41来执行自动扫描或实时数据监控。
主装置20可以通过配置工具41提供的自动扫描功能来检测关于连接至CANopen网络10的多个从装置31、33、35和37中的每一个从装置的信息。在此情况下，主装置20可以通过上文所述的SDO服务提供模块25来使用安装于PC 40中的配置工具41。也就是说，主装置20可以使用配置工具41来设定并且下载CANopen网络的配置或数据传输计划。
通过使用该方法，主装置20可以管理CANopen网络10并且将数据传输计划传输到从装置31、33、35和37。然而，由于CANopen网络10支持10kbps到1Mbps的比特率，并且如表1所示，随着比特率变小，CANopen网络10可以容纳的帧的数量也减少，所以可能有数据传输功能以及配置工具41所支持的自动扫描和实时数据监控功能都不能正常地执行的情况。表1表示比特率与数据传输距离以及每秒最大传输字节长度的比较。
表1
参照图1，CANopen网络10根据预设比特率限制数据传输距离或每秒的传输字节长度(即，传输量)。
在此情况下，主装置20需要实时检测根据用户输入的网络设定或数据传输计划是否超过CANopen网络的传输容量。如果主装置20不实时检测根据用户输入的网络设定或数据传输计划是否超过CANopen网络可以容纳的数据传输量，可能存在一些数据没有被传输的情况，因此系统不能正常地运行。
而且，当主装置20执行配置工具41进一步支持的自动扫描或数据实时监控时，由于许多SDO帧通过传输队列被快速地传输到CANopen网络10所以其他服务可能被延迟，并且由于队列溢出，其它服务帧也可能丢失。
下文参照图4至图6描述根据另一个实施例的CANopen网络的主装置以及操作该主装置的方法。根据另一个实施例，能够看到CANopen网络是否可以容纳根据用户输入设定的传输计划，并且由于用于执行配置工具所支持的自动扫描和数据实时监控功能的信息流通量，既不延迟其它服务，也不超过传输队列容量，所以能够防止数据丢失。
图4是根据另一个实施例的在CANopen网络中的主装置的示意图。
参照图4，根据实施例的CANopen网络100的主装置200包括管理服务提供模块211、SDO服务提供模块213以及消息服务提供模块215、SDO帧延迟模块230、信息流通量分析模块250以及传输队列270，但是不限于此。
主装置200可以将通过管理服务提供模块211、SDO服务提供模块213以及消息服务提供模块215中的每一个模块生成的各服务帧传输到信息流通量分析模块250。
帧延迟模块230可以将延迟时间与由SDO服务提供模块213生成的SDO服务帧相加。在此情况中，帧延迟模块230可以根据信息流通量分析模块250的分析结果确定将被增加到SDO服务帧的延迟时间值。例如，信息流通量分析模块250的分析结果可以是CANopen网络100可以容纳的帧传输量，但是不限于此。通过帧延迟模块230将延迟时间与SDO服务帧相加，能够防止帧变得被生成为超过CANopen网络100的传输容量。
信息流通量分析模块250可以检查管理服务帧、SDO服务帧以及消息服务帧中的每一个是否超过CANopen网络100的传输容量。参照图5在下文中描述信息流通量分析模块250的操作。图5显示信息流通量分析模块250如何计算消息服务帧的数量或长度并且将结果和CANopen网络100的传输容量进行比较，但是本发明不限于此。
图5是根据实施例的控制CANopen网络的信息流通量的方法的流程图。
参照图5，在步骤S101中，信息流通量分析模块250计算由消息服务提供模块215生成的消息服务帧的数量。消息服务帧的数量可以由公式1计算：
<公式1>：
其中n是根据用户输入设定的进程数据对象(PDO)服务帧的数量，
ath是第a个PDO服务帧，
传输类型为0，254，255的PDO的传输周期为禁止时间(秒)，
传输类型为1至240的PDO的传输周期为传输类型*同步周期(秒)，
m是设定了错误控制的从装置的节点的数量，并且
bth是第b个从装置的节点。
参照图6在下文中描述根据实施例的计算消息服务帧的数量的方法。
图6是根据实施例的计算传输帧的数量的流程图。
参照图6，在步骤S301中，信息流通量分析模块250计算对于PDO服务帧的每秒帧数。
主装置200可以执行PDO服务并且传输数据。在此情况下，对于PDO服务帧的每秒帧数可以由根据用户输入设定的PDO服务帧的数量n和PDO服务帧的传输周期(PDO传输周期)确定。
然后，在步骤S303中，信息流通量分析模块250确定对于同步帧的每秒帧数。
主装置200可以使用同步服务以使主装置与从装置时间同步，并且同步服务可以用于以固定的时间间隔传输数据。对于同步帧的每秒帧数可以由根据用户输入设定的同步周期确定。
然后，在步骤S305中，信息流通量分析模块250确定对于错误控制帧的每秒帧数。
主装置200可以使用错误控制服务以监控从装置的状态，并且可以根据按照用户输入设定的周期确定对于错误控制帧的每秒帧数。
然后，在步骤S307中，信息流通量分析模块250将先前确定的对于PDO服务帧的每秒帧数、对于同步帧的每秒帧数以及对于错误控制帧的每秒帧数相加，从而计算由消息服务提供模块生成的帧的数量。可以通过上述公式1计算由消息服务提供模块生成的帧的数量，配置公式1的多个项可以分别表示对于PDO服务帧的每秒帧数、对于同步帧的每秒帧数以及对于错误控制帧的每秒帧数。
返回参照图5，在步骤S103中，信息流通量分析模块250将先前计算出的数据量与参考数据量相比较。先前计算出的数据量可以表示消息服务帧。参考数据量可以表示可以以预设CANopen网络100的比特率而被容纳的数据量，即，CANopen网络100可以传输的数据量。
然后，在步骤S105中，信息流通量分析模块250可以使用先前确定的比较结果来确定SDO服务提供模块213的帧生成周期。
例如，当先前计算出的数据量超过参考数据量时，信息流通量分析模块250可以将延迟时间与SDO服务帧相加。相反地，当先前计算出的数据量少于参考数据量时，信息流通量分析模块250也可以计算CANopen网络100可以进一步传输的数据量，并且缩短SDO服务帧的生成周期。
然后，在步骤107中，信息流通量分析模块250将关于确定的帧生成周期的信息传输到帧延迟模块230以控制SDO服务提供模块213的帧生成周期。根据信息流通量分析模块250的控制，帧延迟模块230可以调整用于执行由配置工具41支持的自动扫描和实时数据监控功能的SDO服务帧的生成周期。
然后，在步骤S109中，信息流通量分析模块250将其周期被控制的帧传输到传输队列270。通过传输和存储其传输周期被调整的帧，主装置200可以防止CANopen网络100的数据传输变得延迟。
尽管已经参照其许多示例性实施例描述了实施例，但是应该理解的是，本领域的技术人员能够想出将落于本公开原理的精神和范围内的各种其它修改和实施例。更特别地，对在本公开、附图和附加的权利要求书的范围内的主题组合布置的组成部分和/或布置进行各种改变和修改是可能的。除了对组成部分和/或布置的改变和修改之外，替换使用对本领域的技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (8)

1.一种用于控制网络信息流通量的装置，所述装置包括：
数据对象服务提供模块，其生成数据校验服务帧；
消息服务提供模块，其生成数据传输服务帧；
帧延迟模块，其调整由所述数据对象服务提供模块生成的所述数据校验服务帧的生成周期；
信息流通量分析模块，其将由所述消息服务提供模块生成的所述数据传输服务帧的数据传输量和参考数据传输量进行比较，其中所述信息流通量分析模块根据比较结果确定所述数据校验服务帧的生成周期，并且根据确定的生成周期控制所述帧延迟模块的操作；以及
传输队列，其将从所述信息流通量分析模块传输的服务帧传输到控域网开放网络。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述数据对象服务提供模块执行数据实时监控功能以及检测关于连接至所述控域网开放网络的从装置的信息的自动扫描功能。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述参考数据传输量是以所述控域网开放网络的预设传输速度传输的数据量。
4.根据权利要求1所述的装置，其中当数据传输服务帧的数据传输量超过参考数据传输量时，所述信息流通量分析模块将延迟时间与数据校验服务帧的生成周期相加以确定数据校验服务帧的生成周期。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述信息流通量分析模块由对于数据传输服务帧的每秒帧数、对于同步帧的每秒帧数以及对于错误控制帧的每秒帧数的和来计算数据传输服务帧的数据传输量。
6.根据权利要求5所述的装置，其中数据传输服务帧的每秒帧数由根据用户输入设定的进程数据对象服务帧的数量以及进程数据对象服务帧的传输周期确定。
7.根据权利要求5所述的装置，其中对于同步帧的每秒帧数由根据用户输入设定的同步周期确定，
其中，需要同步周期来执行使控域网开放网络中的主装置与通过所述主装置的控制而执行通信的从装置进行时间同步的同步服务。
8.根据权利要求5所述的装置，其中对于错误控制帧的每秒帧数由根据用户输入设定的周期确定。
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