CN112769659A - 拓扑板卡及拓扑系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种拓扑板卡及拓扑系统。其中所述拓扑板卡，包括：从站控制器、存储模块、数据转换模块、通信接口模块和用于提供电能的供电模块；所述从站控制器用于实现从站物理层和数据链路层协议；所述存储模块用于存储所述从站控制器的初始化配置参数；所述通信接口模块用于实现拓扑板卡间的数据通信；所述数据转换模块用于实现所述从站控制器中数据链路层的数据到所述通信接口模块中物理层的转换；所述数据转换模块分别与所述从站控制器和所述通信接口模块连接，所述从站控制器与所述存储模块连接。其中本发明的拓扑系统能够通过拓扑板卡使从站具有灵活的配置方式。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种拓扑板卡及拓扑系统。
背景技术
在当前自动化仪器与仪表行业中，现场总线作为现场总线控制系统的关键性技术在工业控制领域中应用广泛。作为现场总线的主要功能之一，拓扑结构的灵活多变，拓扑能力的强大与否，为现场控制工程的实现提供了极大的便利。EtherCAT(Ethernet ControlAutomation Technology、以太网控制自动化技术)总线当前使用的拓扑结构主要为线型网络、环型网络等拓扑方式，在使用过程中，存在拓扑结构单一，拓扑能力较弱等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供的拓扑板卡及拓扑系统，其中拓扑系统能够通过拓扑板卡使从站具有灵活的配置方式。
第一方面，本发明提供一种拓扑板卡，包括：从站控制器、存储模块、数据转换模块、通信接口模块和用于提供电能的供电模块；
所述从站控制器用于实现从站物理层和数据链路层协议；
所述存储模块用于存储所述从站控制器的初始化配置参数；
所述通信接口模块用于实现拓扑板卡间的数据通信；
所述数据转换模块用于实现所述从站控制器中数据链路层的数据到所述通信接口模块中物理层的转换；
所述数据转换模块分别与所述从站控制器和所述通信接口模块连接，所述从站控制器与所述存储模块连接。
可选地，所述拓扑板卡还包括：背板接口模块；
所述拓扑板卡通过所述背板接口模块与现场总线进行通信。
可选地，所述从站控制器包括：两路MII接口与两路EBUS接口；
所述从站控制器通过所述MII接口与所述数据转换模块连接，所述从站控制器通过EBUS接口与外接的背板连接。
可选地，所述存储模块通过IIC总线与所述从站控制器连接。
第二方面，本发明提供了一种拓扑系统，包括：主站、至少一个从站和扩展从站；
所述至少一个从站包括：如上所述的扩展板卡；
所述至少一个从站通过所述扩展板卡与所述扩展从站连接。
可选地，所述扩展板卡通过所述通信接口与所述扩展从站连接。
可选地，所述主站和所述至少一个从站的连接方式为环型拓扑结构的连接方式。
可选地，所述至少一个从站和所述扩展从站的连接方式为树型拓扑结构或星型拓扑结构的连接方式。
可选地，所述扩展从站包括所述拓扑板卡，所述扩展从站通过所述拓扑板卡与至少一个扩展从站连接。
可选地，所述扩展从站与至少一个扩展从站的连接方式为树型拓扑结构或星型拓扑结构的连接方式。
本发明实施例提供的拓扑板卡及拓扑系统，其中拓扑系统能够使任一从站通过拓扑板卡都实现拓扑功能，从而使得从站具有灵活的配置方式。
附图说明
图1为本申请实施例的拓扑板卡的结构示意图；
图2为本申请实施例的拓扑系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
第一方面，结合图1，本发明提供一种拓扑板卡，包括：从站控制器、存储模块、数据转换模块、通信接口模块和用于提供电能的供电模块。
其中，所述从站控制器用于实现从站物理层和数据链路层协议；所述存储模块用于存储所述从站控制器的初始化配置参数；所述通信接口模块用于实现拓扑板卡间的数据通信；所述数据转换模块用于实现所述从站控制器中数据链路层的数据到所述通信接口模块中物理层的转换；所述供电模块用于将背板输入的24V电压转换为所述拓扑板卡需要使用的5V电压与3.3V电压供各个器件工作。在本实施例中，所述拓扑板卡应用于Ether CAT(以太网控制自动化技术)总线，所述从站控制器为Ether CAT从站控制器，所述存储模块为EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)，所述数据转换模块为PHY(Physical，物理层)芯片，所述拓扑板卡通过硬件配置的方式实现对PHY芯片地址的配置，从站控制器通过配置的地址对PYH芯片进行数据交互。
所述数据转换模块分别与所述从站控制器和所述通信接口模块连接，所述从站控制器与所述存储模块连接。在本实施例中，所述通信接口模块和所述数据转换模块的数量均为两个，且每个数据转换模块采用铜缆线或者光纤单独与一个通信接口模块连接。
所述拓扑板卡还包括：背板接口模块；所述拓扑板卡通过所述背板接口模块与现场总线，即Ether CAT总线进行通信。
所述从站控制器包括：两路MII接口与两路EBUS接口。所述从站控制器通过所述MII接口与所述数据转换模块连接，所述从站控制器通过EBUS接口与外接的背板连接。所述存储模块通过IIC总线与所述从站控制器连接。
第二方面，结合图2，本发明提供了一种拓扑系统，包括：主站、至少一个从站和扩展从站。所述至少一个从站包括：如上所述的扩展板卡；所述至少一个从站通过所述扩展板卡与所述扩展从站连接。
所述扩展板卡通过所述通信接口与所述扩展从站连接。
所述主站和所述至少一个从站的连接方式为环型拓扑结构的连接方式。
所述至少一个从站和所述扩展从站的连接方式为树型拓扑结构或星型拓扑结构的连接方式。
所述扩展从站包括所述拓扑板卡，所述扩展从站通过所述拓扑板卡与至少一个扩展从站连接。
所述扩展从站与至少一个扩展从站的连接方式为树型拓扑结构或星型拓扑结构的连接方式。在本实施例中，所述拓扑板卡位于对应的从站或扩展从站的耦合模块和末端模块之间。
在本实施例中，所述至少一个从站为数量为三的从站，且分别为从站1、从站2和从站3；CPU模块作为Eher CAT的主站，通过CAT-5-100Bse-TX双绞线连接到从站1的耦合模块，后续从站的耦合模块依次连接前一从站的末端模块，即从站2的耦合模块连接到从站1的末端模块，从站3的耦合模块连接到从站2的末端模块，从站3的末端模块的输出连接到CPU模块，从而构成环网。
在本实施例中，从站2和从站3均通过拓扑板卡与扩展从站连接，其中从站2中的网络拓扑模块将Ether CAT总线的网络拓展为树型拓扑结构，从站3中的网络拓扑模块将Ether CAT总线的网络拓展为星型拓扑结构。
Ether CAT总线通过主站发出的报文的流向分为主环网和拓扑网络。
主环网中的CPU模块通过Ether CAT数据帧，按照从站1、从站2和从站3的顺序依次读写各个从站的数据存储区。CPU模块发送报文到从站1后，转化为EBUS信号，并依次读写各个从站中的IO模块和功能模块的内部存储区，然后经末端模块将EBUS信号转化为以太网信号传输到后续从站，并读取各个后续从站的IO模块和功能模块的内部存储区，当读取完从站3后，Ether CAT数据帧通过末端模块流回CPU模块。
在星型拓扑结构中，从站3发出的以太信号分别经过两个扩展从站。在主环网的数据帧到达从站3时，两个拓扑从站的数据均插入主环网数据帧中，以传输至CPU模块。
所述拓扑系统的任一从站均可通过所述拓扑板卡进行拓展，且每个扩展从站中也包括所述拓展板卡，从而使得所述扩展从站能够继续连接更多的扩展从站，进而使得所述拓扑系统能够进行树状拓扑或线性拓扑。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种拓扑板卡，其特征在于，包括：从站控制器、存储模块、数据转换模块、通信接口模块和用于提供电能的供电模块；
所述从站控制器用于实现从站物理层和数据链路层协议；
所述存储模块用于存储所述从站控制器的初始化配置参数；
所述通信接口模块用于实现拓扑板卡间的数据通信；
所述数据转换模块用于实现所述从站控制器中数据链路层的数据到所述通信接口模块中物理层的转换；
所述数据转换模块分别与所述从站控制器和所述通信接口模块连接，所述从站控制器与所述存储模块连接。
2.根据权利要求1所述的拓扑板卡，其特征在于，所述拓扑板卡还包括：背板接口模块；
所述拓扑板卡通过所述背板接口模块与现场总线进行通信。
3.根据权利要求1所述的拓扑板卡，其特征在于，所述从站控制器包括：两路MII接口与两路EBUS接口；
所述从站控制器通过所述MII接口与所述数据转换模块连接，所述从站控制器通过EBUS接口与外接的背板连接。
4.根据权利要求1所述的拓扑板卡，其特征在于，所述存储模块通过IIC总线与所述从站控制器连接。
5.一种拓扑系统，其特征在于，包括：主站、至少一个从站和扩展从站；
所述至少一个从站包括：如权利要求1至4中任一项所述的扩展板卡；
所述至少一个从站通过所述扩展板卡与所述扩展从站连接。
6.根据权利要求5所述的拓扑系统，其特征在于，所述扩展板卡通过所述通信接口与所述扩展从站连接。
7.根据权利要求5所述的拓扑系统，其特征在于，所述主站和所述至少一个从站的连接方式为环型拓扑结构的连接方式。
8.根据权利要求5所述的拓扑系统，其特征在于，所述至少一个从站和所述扩展从站的连接方式为树型拓扑结构或星型拓扑结构的连接方式。
9.根据权利要求5所述的拓扑系统，其特征在于，所述扩展从站包括所述拓扑板卡，所述扩展从站通过所述拓扑板卡与至少一个扩展从站连接。
10.根据权利要求9所述的拓扑系统，其特征在于，所述扩展从站与至少一个扩展从站的连接方式为树型拓扑结构或星型拓扑结构的连接方式。
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