CN200976599Y - PC104标准总线WorldFIP协议通信卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，包括通信单元、FIP总线收发器、FIP隔离变压器、WorldFIP网络和冗余WorldFIP网络，其特征在于还包括逻辑控制单元、PC104接口单元，在模块间通过内部总线双向通信；通信单元为WorldFIP协议控制器；逻辑控制单元为CPLD；逻辑控制单元出完成逻辑控制功能外，同时接收SYSCLK信号和IOCHRDY信号，使通信单元和PC104主机之间的读写时序相匹配。该PC104标准总线WorldFIP协议通信卡具有高可靠性、高灵活性和成本低廉的特点，非常适合于基于WorldFIP工业现场总线的网络控制领域广泛推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种WorldFIP工业现场总线网络控制，尤其涉及一种PC104标准总线WorldFIP协议通信卡。
背景技术
WorldFIP是一种面向工业控制的现场总线，提供现场设备和控制器以及控制器之间的数字化连接，具有可靠性高、实时性好、协议单一和与Internet透明连接等优点。
目前，WorldFIP现场总线的生产厂商又很多，但他们生产的通信卡大都是自定义接口的WorldFIP通信卡，只能与自己的系统相连，不具有通用性和兼容性，给用户更换或升级产品时带来很多不便和浪费。在网络控制系统中，总线上传输的信息包括对零级设备的控制信息和零级设备的状态信息等。为保证信息传输的可靠性，以及尽量降低或者避免局部故障时对系统造成的危害，网络传输的重要信息要求可见，以便对系统运行状态进行监控，保证最快的处理能力。
在通用工控主板中，大多使用PC/104总线作为标准接口总线，同时在通用的工控主机上开发驱动软件以及上位机人机界面相对较容易。由于PC104是通用标准总线，因此该通信卡可以和任意符合PC104标准的CPU相连。如今已有很多厂商提供PC104接口的CPU板，因此，基于PC104接口的WorldFIP通信卡通用性较强。另外，该通信卡嵌入PC机或工作站中，通过外挂显示器，开发相应的驱动软件和良好的上位机人机界面，可以实时、直观、形象地显示网络运行的状态，利于系统的开发与集成。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，研制一种PC104标准总线WorldFIP协议通信卡。本实用新型的技术解决方案是这样实现的：
一种PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，包括通信单元、FIP总线收发器、FIP隔离变压器、WorldFIP网络和冗余WorldFIP网络，其特征在于还包括逻辑控制单元、PC104接口单元，在模块间通过内部总线双向通信；所述的通信单元为WorldFIP协议控制器。
所述的FIP隔离变压器是将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离送入总线收发器和/或将总线收发器的信号经FIP隔离变压器送至WorldFIP网络；所述的FIP总线收发器是一个集成的线路工具，为WorldFIP协议控制器和FIP隔离变压器提供电气接口，它将协议控制器送来的数字信号转换成manchester信号，然后将功率驱动后的信号送至高频隔离变压器，或将高频隔离变压器送来的manchester网络信号解码成数字信号，送入协议控制器；所述的PC104总线接口采用PC104标准接口。
所述的逻辑控制单元为CPLD，连接PC104接口单元和通信单元；逻辑控制单元负责将通信单元芯片的片选、读/写信号、以及相关的译码信号送出；同时接收SYSCLK信号和IOCHRDY信号，使WorldFIP协议控制器和PC104主机之间的读写时序相匹配。
所述的FIP总线收发器和FIP隔离变压器有两套，分别连接在WorldFIP网络和冗余WorldFIP网络上，可以进行无缝切换。
由于采用了上诉技术方案，本实用新型提供的PC104标准总线WorldFIP协议通信卡的优点是显而易见的，通过一种简单的结构实现了，通用性强、安全性高等优点，与传统采用分离的电子元器件的设计相比，CPLD为核心的设计有以下优势：
| 特点 | CPLD为核心的设计 | 传统设计 |
| 可靠性 | 极高 | 较低 |
| 灵活性 | 强 | 弱 |
| 通用性 | 好 | 差 |
| 延时可预测性 | 可预测 | 不可预测 |
| 响应速度 | 快 | 慢 |
| 时序逻辑 | 能实现 | 不能实现 |
| 可维护性 | 方便 | 不便 |
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本事用新型的逻辑控制模块结构示意图；
图1为本实用新型说明书摘要附图。
图中：1、逻辑控制单元，2、通信单元，3、PC104接口单元，4、FIP总线收发器，5、FIP隔离变压器，6、WorldFIP网络，7、冗余WorldFIP网络。
具体实施方式
由图1所示可看出WorldFIP网络的外电路直接相连的是FIP隔离变压器5，FIP隔离变压器5是将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离后送入FIP总线收发器4的，或将总线收发器的信号经高频隔离变压器送至WorldFIP网络，它的隔离电压达3000Vrms，EMC满足IEC61000-4标准，安全可靠。其中FIP总线收发器4是一个集成的线路工具，为WorldFIP协议控制器和高频隔离变压器提供电气接口，它将协议控制器送来的数字信号转换成manchester信号，然后将功率驱动后的信号送至高频隔离变压器，或将高频隔离变压器送来的manchester网络信号解码成数字信号，送入协议控制器。通信模块2主要完成通信卡和现场总线的通信任务。它采用VLSI公司的WorldFIP通讯协议控制器，内置的通信协议与WorldFIP标准兼容，可提供周期性缓冲传输和数据链路层报文服务，也支持应用层更新和提示机制。并且WorldFIP协议收发器采用EMC电磁兼容处理方法；另外Worl dFIP协议控制器还能支持和管理介质冗余，无需外加芯片。这样系统中采用的两路FIP总线收发器4和FIP隔离变压器5分别同WorldFIP网络6和冗余WorldFIP网络7相连接是为了实现介质冗余。当某一路介质发生故障而造成通信中断时，通信控制器会自动将通信数据无缝切换到另一路无故障介质上，并能保证数据的完整性及正确性，不需要应用程序的干预，极大地增强了通信可靠性；所述的逻辑控制单元1是整个系统的核心。除完成基本的逻辑控制功能外，还负责PCI04总线和WorldFIP协议控制器之间的时序匹配。该模块采用Altera公司的CPLD器件EPM7128STC100其结构如图2所示；所述的PC104总线接口采用PC104标准接口，它用于实现内部系统与PC104外部总线的数据交换和时序协调。
使用时WorldFIP协议控制器芯片的片选、读/写信号、以及相关的译码信号均由CPLD送出。为使WorldFIP协议控制器和PC104主机之间的读写时序相匹配，同时将SYSCLK信号和IOCHRDY引入CPLD，满足WorldFIP协议控制器芯片的读写信号时序要求。这样就实现了PC104接口将WorldFIP现场总线与通用工控PC机连接在一起。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，包括通信单元(2)、FIP总线收发器(4)、FIP隔离变压器(5)、WorldFIP网络(6)和冗余WorldFIP网络(7)，其特征在于还包括逻辑控制单元(1)、PC104接口单元(3)，在模块间通过内部总线双向通信。
2、根据权利要求1所述的PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，其特征在于所述的通信单元(2)为WorldFIP协议控制器。
3、根据权利要求1或2所述的PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，其特征在于所述的FIP隔离变压器是将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离送入总线收发器和/或将总线收发器的信号经FIP隔离变压器送至WorldFIP网络；所述的FIP总线收发器是一个集成的线路工具，为WorldFIP协议控制器和FIP隔离变压器提供电气接口，它将协议控制器送来的数字信号转换成manchester信号，然后将功率驱动后的信号送至高频隔离变压器，或将高频隔离变压器送来的manchester网络信号解码成数字信号，送入协议控制器。
4、根据权利要求1所述的PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，其特征在于所述的PC104总线接口(3)采用PC104标准接口。
5、根据权利要求1所述的PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，其特征在于所述的逻辑控制单元(1)为CPLD，连接PC104接口单元(3)和通信单元(2)；逻辑控制单元(1)负责将通信单元(2)芯片的片选、读/写信号、以及相关的译码信号送出；同时接收SYSCLK信号和IOCHRDY信号，使WorldFIP协议控制器和PC104主机之间的读写时序相匹配。
6、根据权利要求1所述的PC104标准总线WorldFIP协议通信卡，其特征在于所述的FIP总线收发器(4)和FIP隔离变压器(5)有两套，分别连接在WorldFIP网络(6)和冗余WorldFIP网络(7)上，可以进行无缝切换。
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|---|---|---|---|---|
| CN101430554B (zh) * | 2008-01-09 | 2011-11-23 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 用于现场控制的WorldFIP网络控制平台系统 |
| CN105391611A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-09 | 中车大连机车研究所有限公司 | 基于fip通信的网络控制模块 |
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