CN110417762A - 一种具有报文打包技术的模块集成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有报文打包技术的模块集成系统，其藉由过程数据对象(PDO)报文发送模块针对快捷外设互联标准接口模块所连接的计算机处理器所产生的服务状态进行报文，并透过以太网媒体访问控制模块传送至伺服驱动器、输入输出装置或上述之组合者。借此，将报文处理与控制命令的运算处里分开，而分为嵌入式软核处理器模块与过程数据对象报文发送模块，以提升集成系统的处理效率。

Description

一种具有报文打包技术的模块集成系统
技术领域
本发明涉及开放源代码及高性能系统领域，尤其涉及一种具有报文打包技术的模块集成系统。
背景技术
目前大多采用Xilinx Spartan6在现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray, 通称FPGA)上实现，其中Xilinx Spartan6系列内部采用双寄存器、6输入的LUT以及一系列的内建系统级模块，这些系统级模块有18Kb Block RAM、第二代DSP48A21 Slice、SDRAM存储器接口、混合型时钟管理模块、Select IO技术、高速串行收发器、快捷外设互联标准 (Peripheral Component Interconnect Express,通称PCIE)接口、电源管理模式、可自动检测配置以及具有高级加密标准和Device DNA 定制安全算法的IP。
并且搭配以太网控制自动化技术(Ether Control Automation Technology, 通称EtherCAT)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EtherCAT可提供高精度设备同步、选线缆冗余以及功能性安全协议(SIL3)，并且支持线形、树形和星形设备连接拓扑结构。
当报文通过从站设备时，从站识别出相关的命令并作出相应的处理，其中通信性能和从站设备控制微处理器的响应时间是相互独立的，且每个从站设备都具有可编址的内存，其容量最大可为64KB，能够对其进行连续的或同步的读写操作，可以把多个EtherCAT命令数据嵌入到同一个以太网数据帧中，每个数据对应不同的设备或内存区。
但在传统的EtherCAT技术方案中存在一些缺陷，其一般不论主站或从战的所有运算处理皆交由软核处理器运算，如此在软核有限内存限制下，需将服务状态的报文与控制命令的运算分段处理，且传统的EtherCAT技术方案中，循环冗余校验(CRC)可让伺服驱动器或输入输出(I/O)装置回报至主站或从战，如此将会一再延迟传统的EtherCAT技术方案的运算效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有报文打包技术的模块集成系统，藉由过程数据对象报文发送模块分担嵌入式软核处理器模块的运算，而提供计算机处理器的服务状态至伺服驱动器或输入输出(I/O)装置，或将。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有报文打包技术的模块集成系统，包括：
快捷外设互联标准(PCIE)接口模块，电性连接计算机处理器；
嵌入式软核处理器(Microblaze)模块，电性连接所述快捷外设互联标准接口模块；
以太网控制自动化技术(EtherCAT)发送报文打包模块，电性连接所述嵌入式软核处理器模块；
以太网媒体访问控制(MAC)模块，电性连接所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块，进一步经以太网连接多个外部伺服驱动器、多个输入/输出(I/O)装置或上述的组合；以及过程数据对象(PDO)报文发送模块，分别电性连接所述快捷外设互联标准接口模块与所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块，接收所述计算机处理的服务状态并传送至所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块，以经由所述以太网媒体访问控制模块传送至所述多个外部伺服驱动器、所述多个输入/输出(I/O)装置或上述的组合。
本发明提供一实施例，所述具有报文打包技术的模块集成系统更包含:
第三方处理器并口解析模块，电性连接所述快捷外设互联标准接口模块、所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块、所述过程数据对象报文发送模块与所述以太网媒体访问控制模块，解析所述计算机处理器所产生的指令以及所述多个外部伺服驱动器与所述多个输入/输出装置的传输信号；
运行状态监控模块，分别电性连接所述快捷外设互联标准接口模块、所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块以及所述以太网媒体访问控制模块，用以接收服务驱动器状态，且传送至所述快捷外设互联标准接口模块；
系统定时器模块，分别电性连接所述嵌入式软核处理器模块、所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块以及所述以太网媒体访问控制模块。
本发明提供一实施例，所述快捷外设互联标准接口为PCIE Gen1 X1 高速接口。
实施本发明的具有报文打包技术的模块集成系统，具有以下有益效果：此结构由于搭配以太网MAC模块和第三方处理器并口解析模块，使得有效提升自动化设备的传输协议不受限制，并且模块集成系统所连接的计算机处理器不限制处理器平台类型，所述的集成系统提供常用的业务接口可与处理器对接，且通过第三方处理器并口解析模块提供EtherCAT协议的解析，故不须通过人员处理EtherCAT协议，大幅降低操作难度以及人员训练成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的具有报文打包技术的模块集成系统的一实施例的方块图；
图2为本发明的具有报文打包技术的模块集成系统的一实施例的方块图；
图3为本发明的具有报文打包技术的模块集成系统的一实施例的方块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的具有报文打包技术的模块集成系统实施例中，其具有报文打包技术的模块集成系统的一实施例的方块图，如图1所示。图1中，所述具有报文打包技术的模块集成系统包括快捷外设互联标准(PCIE)接口模块1、第三方处理器并口解析模块2、以太网控制自动化技术(EtherCAT)发送报文打包模块3、以太网媒体访问控制(MAC)模块4和嵌入式软核处理器(Microblaze)模块5，以及包括过程数据对象(PDO)报文发送模块11、运行状态监控模块12和系统定时器模块13。所述PCIE接口模块1，连接计算机处理器A，用以接收来自计算机处理器A的控制命令，并回传数据至所述计算机处理器A；所述第三方处理器并口解析模块2电性连接所述PCIE接口模块1，且电性连接至所述EtherCAT发送报文打包模块3，所述第三方处理器并口解析模块2用以解析不同传输协议；所述以太网MAC模块4，分别电性连接所述PCIE接口模块1、所述第三方处理器并口解析模块2以及所述EtherCAT发送报文打包模块3，用以进行物理层信息编码；所述Microblaze模块5，分别电性连接并控制所述PCIE接口模块1、所述EtherCAT发送报文打包模块3以及所述以太网MAC模块4。
此外，如图1至图3所示，以太网MAC模块4透过以太网C连接多个外部之伺服驱动器B1、多个输入/输出(I/O)装置B2或上述的组合，并电性连接所述第三方处理器并口解析模块2，用以将产生的信号转送多个伺服驱动器22；
本实施例中，所述PDO报文发送模块11，分别电性连接所述PCIE接口模块1、所述第三方处理器并口解析模块2以及所述EtherCAT发送报文打包模块3，接收所述计算机处理的服务状态并传送至所述以太网C控制EtherCAT发送报文打包模块，以经由所述以太网MAC模块传送至所述多个外部的伺服驱动器B1、所述多个输入/输出(I/O)装置B2或上述的组合；所述运行状态监控模块12，分别电性连接所述PCIE接口模块1、所述EtherCAT发送报文打包模块3以及所述以太网MAC模块4，用以接收服务驱动器状态，且传送至所述PCIE接口模块1；所述系统定时器模块13，分别电性连接所述Microblaze模块5、所述EtherCAT发送报文打包模块3以及所述以太网MAC模块4。
所述具有报文打包技术的模块集成系统，所述计算机处理器A通过PCIE接口模块1电性连接所述计算机处理器A，利用第三方处理器并口解析模块2用以解析协议不同的所述计算机处理器A，将解析后的信号回传至所述PCIE接口模块1，由所述PCIE接口模块1将解析后的信号传送至所述Microblaze模块5进行连结，或将所述计算机处理器A的服务状态传送至所述PDO报文发送模块11；当所述Microblaze模块5欲进行控制时，由所述Microblaze模块5将控制信号传送至所述EtherCAT发送报文打包模块3经打包后传送至所述以太网MAC模块4，经所述以太网C，将打包的控制信号传送至自动化产线B，因而如图1至图3所示，将打包的控制信号传送至伺服驱动器22。且由所述PDO报文发送模块11将所述计算机处理器A的服务状态经所述EtherCAT发送报文打包模块3与所述以太网MAC模块4传送至伺服驱动器22。
本发明的整体模块集成系统由于搭配以太网MAC模块和第三方处理器并口解析模块，使得有效提升自动化设备连接数量，用户可藉由此集成系统连接更多自动化设备，并且不限制处理器类型。
所述的集成结构提供常用的业务接口可与处理器对接，只需要把FPGA协议当作一个随机存取记忆体来进行读写操作即可，且通过第三方处理器并口解析EtherCAT协议，故不须通过人员处理EtherCAT协议，大幅降低操作难度以及成本。
另一实施例中，如图2所示，所述以太网MAC模块4通过网络接口连接自动化设备B的多个输入/输出(I/O)装置B2，且由所述Micorblaze模块5将控制信号或由所述PDO报文发送模块11将所述计算机处理器A的服务状态传送至所述EtherCAT发送报文打包模块3，经打包后传送至所述以太网MAC模块4，经所述以太网C，将打包的控制信号或打包的所述计算机处理器A的服务状态传送至所述自动化产线B，因而如图1所示，将打包的控制信号或打包的所述计算机处理器A的服务状态传送至所述多个输入/输出(I/O)装置B2。
又一实施例中，如图3所示，所述以太网MAC模块4通过网络接口连接自动化设备B的多个外部伺服驱动器B1和多个输入/输出(I/O)装置B2，且由所述Micorblaze模块5将控制信号或由所述PDO报文发送模块11将所述计算机处理器A的服务状态传送至所述EtherCAT发送报文打包模块3，经打包后传送至所述以太网MAC模块4，经所述以太网C，将打包的控制信号或打包的所述计算机处理器A的服务状态传送至所述自动化产线B，因而如图1所示，将打包的控制信号或打包的所述计算机处理器A的服务状态传送至所述多个外部伺服驱动器B1和所述多个输入/输出(I/O)装置B2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有报文打包技术的模块集成系统，其特征在于，包括：
快捷外设互联标准(PCIE)接口模块，电性连接计算机处理器；
嵌入式软核处理器(Micorblaze)模块，电性连接所述快捷外设互联标准接口模块；
以太网控制自动化技术(EtherCAT)发送报文打包模块，电性连接所述嵌入式软核处理器模块；
以太网媒体访问控制(MAC)模块，电性连接所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块，进一步经以太网连接多个外部伺服驱动器、多个输入/输出(I/O)装置或上述的组合；
过程数据对象(PDO)报文发送模块，分别电性连接所述快捷外设互联标准接口模块与所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块，接收所述计算机处理的服务状态并传送至所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块，以经由所述以太网媒体访问控制模块传送至所述多个外部伺服驱动器、所述多个输入/输出(I/O)装置或上述的组合。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述具有报文打包技术的模块集成系统更包含:
第三方处理器并口解析模块，电性连接所述快捷外设互联标准接口模块、所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块、所述过程数据对象报文发送模块与所述以太网媒体访问控制模块，解析所述计算机处理器所产生的指令以及所述多个外部伺服驱动器与所述多个输入/输出装置的传输信号；
运行状态监控模块，分别电性连接所述快捷外设互联标准接口模块、所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块以及所述以太网媒体访问控制模块，用以接收服务驱动器状态，且传送至所述快捷外设互联标准接口模块；
系统定时器模块，分别电性连接所述嵌入式软核处理器模块、所述以太网控制自动化技术发送报文打包模块以及所述以太网媒体访问控制模块。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述快捷外设互联标准接口为PCIE Gen1X1 高速接口。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第三方处理器并口解析模块支持多种处理器平台与多个传输协议。
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