CN110752957B - 以太网控制自动化网络节点及其报文分析设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以太网控制自动化网络节点及其报文分析设备，一种以太网控制自动化网络节点，包括：主控制器、RJ45接口、BroadR‑Reach接口以及切换装置；所述主控制器与所述切换装置通信连接，所述切换装置用于切换所述以太网控制自动化网络节点的接入方式，所述主控装置用于根据所述接入方式控制所述RJ45接口与所述BroadR‑Reach接口的通信状态；其中，所述接入方式包括RJ45通信、BroadR‑Reach通信以及RJ45与BroadR‑Reach混合通信。上述以太网控制自动化网络节点，可以根据需要控制相应网络接口进行通信，以切换EtherCAT节点的接入方式，从而实现RJ45通信、BroadR‑Reach通信以及RJ45与BroadR‑Reach混合通信，适用性较为广泛。
Description
技术领域
本发明实施例涉及网络通信技术，尤其涉及一种以太网控制自动化网络节点及其报文分析设备。
背景技术
以太网控制自动化(EtherCAT)网络是一种以以太网为基础的现场总线，该总线可以支持多种拓扑结构，并且有优良的实时性，因此被广泛的应用于工业自动化领域。
传统的EtherCAT网络节点普遍采用RJ45网络接口，不能很好的适应一些新出现的网络接口标准，适用性比较单一。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，本发明提供一种以太网控制自动化网络节点及其报文分析设备，可适用于多种网络接口的接入方式，适用性较广泛。
第一方面，本发明实施例提供了一种以太网控制自动化网络节点，包括：主控制器、RJ45接口、BroadR-Reach接口以及切换装置；所述主控制器与所述切换装置通信连接，所述切换装置用于切换所述以太网控制自动化网络节点的接入方式，所述主控装置用于根据所述接入方式控制所述RJ45接口与所述BroadR-Reach接口的通信状态；其中，所述接入方式包括RJ45通信、BroadR-Reach通信以及RJ45与BroadR-Reach混合通信。
上述以太网控制自动化网络节点，可以根据需要控制相应网络接口进行通信，以切换EtherCAT节点的接入方式，从而实现RJ45通信、BroadR-Reach通信以及RJ45与BroadR-Reach混合通信，适用性较为广泛。
在其中一个实施例中，所述RJ45接口包括RJ45输入接口与RJ45输出接口，所述BroadR-Reach接口包括BroadR-Reach输入接口与BroadR-Reach输出接口；所述RJ45输入接口、所述RJ45输出接口、所述BroadR-Reach输入接口以及BroadR-Reach输出接口均包括信号接收段与信号发送端。
在其中一个实施例中，在所述以太网控制自动化网络节点的接入方式为RJ45通信的情况下，所述主控制器控制所述RJ45输入接口与所述RJ45输出接口工作；
在所述以太网控制自动化网络节点的接入方式为BroadR-Reach通信的情况下，所述主控制器控制所述BroadR-Reach输入接口与所述BroadR-Reach输出接口工作；
在所述以太网控制自动化网络节点的接入方式为RJ45与BroadR-Reach混合通信的情况下，所述主控制器控制所述RJ45输入接口与BroadR-Reach输出接口工作或控制所述BroadR-Reach输入接口与所述RJ45输出接口工作。
在其中一个实施例中，所述以太网控制自动化网络节点还包括端口物理层与从站控制器，所述端口物理层分别与所述输入接口以及所述输出接口连接；所述从站控制器分别与所述端口物理层以及所述主控制器通信连接，所述从站控制芯片用于控制所述以太网控制自动化网络节点进行组网。
在其中一个实施例中，所述切换装置为拨码开关。
在其中一个实施例中，还包括端口物理层与从站控制器，所述端口物理层分别与所述RJ45接口以及所述BroadR-Reach接口连接；所述从站控制器分别与所述端口物理层以及所述主控制器通信连接，所述从站控制器用于控制所述以太网控制自动化网络节点进行组网。
在其中一个实施例中，所述BroadR-Reach接口支持100Base T1标准，所述RJ45接口支持100Base Tx标准和/或100Base Fx标准。
在其中一个实施例中，所述BroadR-Reach接口采用单对非屏蔽双绞线的接线方式，所述RJ45接口采用双绞线和/或光纤的接线方式。
第二方面，本发明的实施例还提供了一种以太网控制自动化网络的报文分析设备，包括：
上述的以太网控制自动化网络节点，用于获取报文数据；
上位机，与所述以太网控制自动化网络节点的主控制器通信连接，用于对所述报文数据进行分析。
上述以太网控制自动化网络的报文分析设备，可以根据需要控制相应网络接口进行通信，以切换EtherCAT节点的接入方式，从而实现RJ45通信、BroadR-Reach通信以及RJ45与BroadR-Reach混合通信等多种方式的报文分析，适用性较为广泛。
在其中一个实施例中，所述上位机与所述主控制器通过以太网连接。
在其中一个实施例中，所述以太网控制自动化网络的报文分析设备还包括：
显示装置，与所述上位机通信连接，用于显示所述报文数据和/或分析结果。
附图说明
图1为一个实施例中以太网控制自动化网络节点的结构示意图；
图2为另一个实施例中以太网控制自动化网络节点的结构示意图；
图3为一个实施例中以太网控制自动化网络的报文分析设备的模块示意图；
图4为一个实施例中以太网控制自动化网络的报文分析设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为一个实施例中以太网控制自动化网络节点的流程示意图，如图1所示，在一个实施例中，一种以太网控制自动化网络节点100包括主控制器120、RJ45接口140、BroadR-Reach接口160以及切换装置180；主控制器120与切换装置180通信连接，切换装置180用于切换以太网控制自动化网络节点100的接入方式，主控装置120用于根据接入方式控制RJ45接口140与BroadR-Reach接口160的通信状态；其中，接入方式包括RJ45通信、BroadR-Reach通信以及RJ45与BroadR-Reach混合通信。
具体地，以太网控制自动化(EtherCAT)网络是一种常用于工业自动化领域的网络总线，EtherCAT网络使用全双工的以太网实体层，从站一般具有二个或二个以上的EtherCAT网络节点100。在EtherCAT网络节点100中，RJ45接口140与BroadR-Reach接口160分别用于与EtherCAT网络中其他节点进行报文信息的通信，主控制器120用于整个节点的控制和管理。在EtherCAT网络节点100工作时，根据与其他节点或设备连接接口，切换装置180可以切换本EtherCAT节点100的接入方式，主控制器120根据确定的接入方式控制相应的网络接口进行报文数据的输入和输出。例如当切换装置180确定EtherCAT节点100的接入方式为RJ45通信时，主控制器120可以控制RJ45接口140工作，控制BroadR-Reach接口160不工作；当切换装置180确定EtherCAT节点100的接入方式为BroadR-Reac通信时，主控制器120可以控制BroadR-Reach接口160工作，控制RJ45接口140不工作；而当切换装置180确定EtherCAT节点100的接入方式为RJ45与BroadR-Reach混合通信时，主控制器120可以控制控制RJ45接口140与BroadR-Reach接口160同时工作，从而实现EtherCAT网络节点100在接入EtherCAT网络时，根据节点前后的接入方式，选择相应的借口进行通信。
进一步地，在EtherCAT网络节点100中，主控制器120可以是单片机或其他处理芯片等。RJ45接口140以及BroadR-Reach接口160可以分别连接在支持相应协议的端口物理层(Physical，简称PHY)控制器上，RJ45接口140以及BroadR-Reach接口160分别可以包括多个接线端口，以通过双绞线或其他方式与其他节点的网络接口相连接。在一个优选的实施例中，切换装置180具体为拨码开关。拨码开关采用0/1的二进制编码原理，提供3种配置方式：RJ45通信模式、BroadR-Reach通信模式、RJ45与BroadR-Reach混合通信模式。可以理解的是，切换装置180并不限于拨码开关，也可以是其他可以切换EtherCAT网络节点100接入方式的操作控制器件。
上述以太网控制自动化网络节点100，可以根据需要控制相应网络接口进行通信，以切换EtherCAT节点的接入方式，从而实现RJ45通信、BroadR-Reach通信以及RJ45与BroadR-Reach混合通信，适用性较为广泛。
图2为另一个实施例中以太网控制自动化网络节点的结构示意图，如图2所示，在一个实施例中，在上述技术方案的基础上，以太网控制自动化网络节点200包括主控装置220、RJ45接口、BroadR-Reach接口以及切换装置280，其分别可以与上述实施例中的相应结构相同，本实施例中的RJ45接口包括RJ45输入接口242与RJ45输出接口244，BroadR-Reach接口包括BroadR-Reach输入接口262与BroadR-Reach输出接口264；RJ45输入接口242、RJ45输出接口244、BroadR-Reach输入接口262以及BroadR-Reach输出接口264均包括信号接收段RX与信号发送端TX。在EtherCAT网络节点100中，RJ45输入接口242、RJ45输出接口244、BroadR-Reach输入接口262以及BroadR-Reach输出接口264均可以为全双工接口，其均可以包括接收端RX与发送端TX两个端口，两个端口分别用于数据的接收与发送。
进一步地，在一个实施例中，在以太网控制自动化网络节点200的接入方式为RJ45通信的情况下，主控制器220控制RJ45输入接口242与RJ45输出接口244工作；在以太网控制自动化网络节点200的接入方式为BroadR-Reach通信的情况下，主控制器220控制BroadR-Reach输入接口262与BroadR-Reach输出接口264工作；在以太网控制自动化网络节点200的接入方式为RJ45与BroadR-Reach混合通信的情况下，主控制器220控制RJ45输入接口242与BroadR-Reach输出接口工作264或控制BroadR-Reach输入接口262与RJ45输出接口244工作。
具体地，在切换装置280确定EtherCAT节点200的接入方式为RJ45通信时，主控制器220控制RJ45输入接口242接收报文数据，控制RJ45输出接口244发送报文数据；在切换装置280确定EtherCAT节点200的接入方式为BroadR-Reach通信时，主控制器220控制BroadR-Reach输入接口262接收报文数据，控制BroadR-Reach输出接口264发送报文数据；在切换装置280确定EtherCAT节点200的接入方式为RJ45与BroadR-Reach混合通信时，若前一节点的输出接口为RJ45接口时，则主控制器220控制RJ45输入接口242接收报文数据，控制BroadR-Reach输出接口工作264发送报文数据；若前一节点的输出接口为BroadR-Reach接口时，则主控制器220控制BroadR-Reach输入接口262接收报文数据，控制RJ45输出接口244发送报文数据。
在一个实施例中，太网控制自动化网络节点200还包括端口物理层与从站控制器230，端口物理层分别与RJ45接口以及BroadR-Reach接口连接；从站控制器230分别与端口物理层以及主控制器220通信连接，从站控制器230用于控制以太网控制自动化网络节点200进行组网。
具体地，RJ45输入接口242、RJ45输出接口244、BroadR-Reach输入接口262以及BroadR-Reach输出接口264分别通过PHY与从站控制器230连接，该PHY可以支持MII接口等。从站控制器230可以是支持EtherCAT的网络芯片，多个EtherCAT网络节点200可以在从站控制器230的控制下组成EtherCAT网络，一个EtherCAT网络从站中包括有二个或二个以上的EtherCAT物理接口。若EtherCAT网络节点200的从站控制器230没侦测到其下游有其他设备，从站控制器230会自动关闭对应的接口并回传以太网帧，从而使多个节点形成总线式、树状或星状等拓扑结构的EtherCAT网络。
在一个实施例中，BroadR-Reach接口支持100Base T1标准，RJ45接口支持100BaseTx标准和/或100Base Fx标准。采用RJ45接口的RJ45输入接口242与RJ45输出接口244支持100Base Tx标准或100Base Fx标准，采用双绞线和/或光纤的接线方式，可以提供100Mbps及更高的宽带性能。其中，采用100Base Tx标准的RJ45接口通过双绞线的接线方式与其他接口相连接，采用100Base Fx标准的RJ45接口通过光纤的接线方式与其他接口相连接。BroadR-Reach接口是博通公司推出的一种汽车产品使用的网络接口，采用BroadR-Reach接口的BroadR-Reach输入接口262与BroadR-Reach输出接口264兼容100Base T1标准，可以提供100Mbps及更高的宽带性能，相比传统的车载网络接口，采用BroadR-Reach接口将互连成本降低多达80％。在一个优选的实施例中，BroadR-Reach接口采用单对非屏蔽双绞线的接线方式，为简化接线方式，BroadR-Reach输入接口262与BroadR-Reach输出接口264均采用单对非屏蔽双绞线的接线方式，从而相比传统的车载网络接口，可以使电缆重量减轻多达30％，进一步降低成本和适用性。
图3为一个实施例中以太网控制自动化网络的报文分析设备的模块示意图，如图3所示，在一个实施例中，以太网控制自动化网络的报文分析设备10包括：上述实施例中的以太网控制自动化网络节点100，用于获取报文数据；上位机500，与以太网控制自动化网络节点100的主控制器120通信连接，用于对报文数据进行分析。
具体地，在EtherCAT网络的报文分析设备10中，EtherCAT网络节点100可以与EtherCAT网络中的其他节点相连接，以获取报文数据，EtherCAT网络节点100的切换装置180可以切换本EtherCAT节点100的接入方式，主控制器120根据确定的接入方式控制相应的RJ45接口140工作和/或BroadR-Reach接口160进行报文数据的输入和输出，主控制器120将获取的报文数据发送给上位机500，上位机500可以对接收的报文数据进行分析，以供用户参考。
进一步地，主控制器120可以为单片机等微控制器，切换装置180具体可以为拨码开关，上位机500可以存储有报文分析软件的计算机设备等，EtherCAT网络的报文分析设备10可以提供RJ45通信、BroadR-Reach通信、RJ45与BroadR-Reach通信三种不同的接入方式，从而使得上位机可以分析多种网路接口抓取的报文数据。上位机500与主控制器120的连接方式可以根据实际数据需求确定，在一个优选的实施例中，上位机500与主控制器120通过以太网连接，具体可以通过例如RJ45接口连接，从而可以提高EtherCAT网络的报文分析设备10的通用性。
上述以太网控制自动化网络的报文分析设备10，可以根据需要控制相应网络接口进行通信，以切换EtherCAT节点的接入方式，从而实现RJ45通信、BroadR-Reach通信以及RJ45与BroadR-Reach混合通信等多种方式的报文分析，适用性较为广泛。
图4为一个实施例中以太网控制自动化网络的报文分析设备的结构示意图，如图4所示，在一个实施例中，以太网控制自动化网络的报文分析设备20包括以太网控制自动化网络节点200以及上位机600，其可以分别与上述实施例的相应结构相同，本实施例中的以太网控制自动化网络的报文分析设备20进一步可以包括：
显示装置700，与上位机600通信连接，用于显示报文数据和/或分析结果。在EtherCAT网络的报文分析设备10中还可以包括显示装置700，显示装置700具体可以为显示器、投影仪或便携设备的显示屏等。显示装置700与主控制器220通信连接，用于EtherCAT网络节点200所获取的报文数据以及主控机600对报文数据的分析结果等。显示装置700还可以显示当前EtherCAT网络节点200的接入方式等，例如RJ45输入接口242、RJ45输出接口244、BroadR-Reach输入接口262以及BroadR-Reach输出接口264的具体工作情况等，以便于用户或操作人员能够更好的对EtherCAT网络进行监控。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的较佳实施例及所运用技术原理，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明专利的保护范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种以太网控制自动化网络节点，其特征在于，包括：主控制器、RJ45接口、BroadR-Reach接口以及切换装置；所述主控制器与所述切换装置通信连接，所述切换装置用于切换所述以太网控制自动化网络节点的接入方式，所述主控装置用于根据所述接入方式控制所述RJ45接口与所述BroadR-Reach接口的通信状态；其中，所述接入方式包括RJ45通信、BroadR-Reach通信以及RJ45与BroadR-Reach混合通信；
其中，所述RJ45接口包括RJ45输入接口与RJ45输出接口，所述BroadR-Reach接口包括BroadR-Reach输入接口与BroadR-Reach输出接口；所述RJ45输入接口、所述RJ45输出接口、所述BroadR-Reach输入接口以及BroadR-Reach输出接口均包括信号接收端与信号发送端；
其中，在所述以太网控制自动化网络节点的接入方式为RJ45通信的情况下，所述主控制器控制所述RJ45输入接口与所述RJ45输出接口工作；
在所述以太网控制自动化网络节点的接入方式为BroadR-Reach通信的情况下，所述主控制器控制所述BroadR-Reach输入接口与所述BroadR-Reach输出接口工作；
在所述以太网控制自动化网络节点的接入方式为RJ45与BroadR-Reach混合通信的情况下，所述主控制器控制所述RJ45输入接口与BroadR-Reach输出接口工作或控制所述BroadR-Reach输入接口与所述RJ45输出接口工作。
2.根据权利要求1所述的以太网控制自动化网络节点，其特征在于，所述切换装置为拨码开关。
3.根据权利要求1所述的以太网控制自动化网络节点，其特征在于，还包括端口物理层与从站控制器，所述端口物理层分别与所述RJ45接口以及所述BroadR-Reach接口连接；所述从站控制器分别与所述端口物理层以及所述主控制器通信连接，所述从站控制器用于控制所述以太网控制自动化网络节点进行组网。
4.根据权利要求1所述的以太网控制自动化网络节点，其特征在于，所述BroadR-Reach接口支持100Base T1标准，所述RJ45接口支持100Base Tx标准和/或100Base Fx标准。
5.根据权利要求1所述的以太网控制自动化网络节点，其特征在于，所述BroadR-Reach接口采用单对非屏蔽双绞线的接线方式，所述RJ45接口采用双绞线和/或光纤的接线方式。
6.一种以太网控制自动化网络的报文分析设备，其特征在于，包括：
上述权利要求1至5中任一项所述的以太网控制自动化网络节点，用于获取报文数据；
上位机，与所述以太网控制自动化网络节点的主控制器通信连接，用于对所述报文数据进行分析。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述上位机与所述主控制器通过以太网连接。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：
显示装置，与所述上位机通信连接，用于显示所述报文数据和/或分析结果。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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