CN202168097U - 一种EtherCAT与CAN通信的网关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种EtherCAT网关，所述的网关包括EtherCAT协议控制器、EtherCAT收发器、ARM中央控制器、CAN总线控制器、CAN总线收发器。ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和CAN总线控制器双向连接；所述的EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器通过CAN总线收发器与CAN总线双向连接。本实用新型通过ARM中央控制器实现了EtherCAT协议控制器与CAN总线控制器的数据交换，解决了EtherCAT实时工业以太网与CAN总线通信的互联问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于微处理器的实时工业以太网EtherCAT与CAN总线进行数据转换的网关，属于工业自动化控制领域。
背景技术
随着实时工业以太网技术的日益广泛推广，用于办公及信息自动化的以太网技术开始逐渐向下延伸，直接应用于现场设备的自动化控制。
EtherCAT(Ethernet for Control and Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时、高速以太网通信协议。它具有传输容量大、传输速度快、时钟同步性高、实现成本低、开放性好等特点。它已经作为标准化的技术，是国际标准IEC/PAS62407以及ISO1574-4的一部分。EtherCAT使用全双工100Mb/s以太网，系统由一个通信主站和若干从站通信节点组成。主站使用标准的以太网控制器，协议和驱动程序由软件实现。从站通信节点使用转发器处理技术。
CAN线是一种广泛应用的现场总线技术，在多种工业自动化系统中有大量工程应用。但EtherCAT实时工业以太网与CAN线在通信协议上存在明显区别，因此当自动化系统中同时存在EtherCAT工业以太网和CAN线时，不能直接进行互联通信，需要设计一种网关来解决这个问题。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种EtherCAT与CAN通信的网关，从而实现EtherCAT实时工业以太网与CAN线的直接互联通信。
本实用新型的技术方案是：
一种EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：包括EtherCAT协议收发器(PHY)、EtherCAT协议控制器、ARM中央控制器、CAN总线控制器、CAN总线收发器，所述的ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和CAN总线控制器双向连接；所述的EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN线控制器通过CAN线收发器与CAN总线双向连接。
所述的ARM中央控制器可以是以下三种之一：
a.ARM7嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM7处理器内核；
b.ARM9嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM9处理器内核；
c.其他ARM系列嵌入式处理器。
所述ARM中央控制器分别与ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10相连。
本实用新型的有益效果是，提出一种EtherCAT与CAN通信的网关，解决EtherCAT实时工业以太网与CAN总线通信的互联问题；使用ARM系列嵌入式处理器作为中央控制器，实现简单，功能全面，运行稳定，成本低廉。
附图说明
图1是本实用新型的基本架构和工作原理。
图2是本实用新型的电路结构。
图中：1.EtherCAT协议收发器，2.EtherCAT协议控制器，3.ARM中央控制器，4.CAN线控制器，5.CAN线收发器，6.ARM中央控制器外围电路，7.配置信息存储器，8.数据存储器，9.程序存储器，10.显示。
具体实施方式
结合附图对本实用新型进行详细描述。如图1所示，一种EtherCAT与CAN通信的网关，包括EtherCAT协议收发器1、EtherCAT协议控制器2、ARM中央控制器3、 CAN总线控制器4、CAN总线收发器5。所述的ARM中央控制器3分别与EtherCAT协议控制器2和CAN总线控制器4双向连接；所述的EtherCAT协议控制器2通过EtherCAT协议收发器1与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器4通过CAN总线收发器5与CAN总线双向连接。
本实用新型的通信方法，包括EtherCAT数据转换成CAN总线数据的方法和CAN总线数据转换成EtherCAT数据的方法，具体包括以下步骤：
EtherCAT数据转换成CAN总线数据：EtherCAT协议收发器1接收EtherCAT的数据发送至EtherCAT协议控制器2；EtherCAT协议控制器2根据EtherCAT协议规定，接收EtherCAT数据帧；ARM中央控制器3读取EtherCAT协议控制器2中的数据，经过逻辑运算处理，生成CAN数据，然后将数据写入CAN总线控制器4；CAN总线控制器4根据CAN总线协议的规定，读取ARM中央控制器3写入CAN总线控制器4中的数据，经过编码生成CAN数据帧；CAN总线收发器5接收CAN总线控制器4的数据帧并发送到CAN总线。
CAN总线数据转换成EtherCAT数据：CAN总线收发器5接收CAN总线的数据发送至CAN总线控制器4；CAN总线控制器4根据CAN总线协议规定，接收CAN数据帧；ARM中央控制器3读取CAN总线控制器4中的数据，经过逻辑运算处理，生成EtherCAT数据，然后将数据写入EtherCAT协议控制器2；EtherCAT协议控制器2根据EtherCAT协议的规定，读取ARM中央控制器3写入EtherCAT协议控制器2中的数据，经过编码生成EtherCAT数据帧；EtherCAT协议收发器1接收EtherCAT协议控制器2的数据帧并发送到EtherCAT工业以太网。
结合图1和图2对本实用新型的电路及其工作原理做进一步说明：本实用新型的电路包括EtherCAT协议控制电路，CAN总线控制电路，ARM中央控制器3及其外围接口电路。具体电路分类如下：
如图1所示：EtherCAT协议控制电路是EtherCAT工业以太网和ARM中央控制器3接口的主要控制电路，主要包括EtherCAT协议收发器1，EtherCAT协议控制器2和其与ARM中央控制器3的接口电路。ARM中央控制器3通过标准的总线读写来控制EtherCAT协议控制器2发送或接收EtherCAT的数据，EtherCAT协议控制器2负责总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧。EtherCAT协议收发器1负责将收发的数据转换成符合EtherCAT物理层规定的电信号，同时对EtherCAT的协议控制电路进行隔离和保护。
CAN总线控制电路是CAN总线和ARM中央控制器3接口的主要控制电路，主要包括CAN总线收发器5，CAN总线控制器4和其与ARM中央控制器3的接口电路。ARM中央控制器3通过标准的总线读写来控制CAN总线协议控制器4发送或接收CAN总线的数据，CAN总线控制器4负责总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧。CAN总线收发器5负责将收发的数据转换成符合CAN总线物理层规定的电信号，同时对CAN的总线控制电路进行隔离和保护。
如图2所示：ARM中央控制器3及其外围电路实现了网关的中央控制功能，主要包括ARM中央控制器3、ARM中央控制器外围电路6、配置信息存储器7、数据存储器8、程序存储器9、显示10。ARM系列处理器内核是32位的RISC处理器，支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，主要负责运行用户的应用程序。程序存储器9由非易失性闪存(FLASH)或非易失铁电存储器(F-RAM)组成，永久保存应用程序；数据存储器8由同步动态随即访问存储器(SDRAM)组成，用于代码运行时的内存分配及实时数据的存储。配置信息存储器7由非易失铁电存储器(F-RAM)组成，存储总线配置信息数据、用户配置信息及用户需永久保存的数据信息。用户可以通过编程工具进行应用存储器的编写和编译，生成二进制代码文件后，通过网络接口、串口或JTAG接口下载至程序存储器9 中，ARM中央控制器3将自动加载并执行用户应用程序，对总线进行逻辑处理，并进行管理及显示10等其他功能。ARM中央控制器外围电路是指根据单片机运行需要配置的附属电路，如晶振、看门狗电路等等。
以上仅以最佳实施例对本实用新型做进一步的说明，然其并非对本实用新型的限定，本实用新型的保护范围以表示在权利要求的内容为准。
Claims (3)
1.一种EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：包括EtherCAT协议收发器、EtherCAT协议控制器、ARM中央控制器、CAN总线控制器、CAN总线收发器，所述ARM中央控制器分别与EtherCAT协议控制器和CAN总线控制器双向连接；所述的EtherCAT协议控制器通过EtherCAT协议收发器与EtherCAT工业以太网双向连接；所述的CAN总线控制器通过CAN总线收发器与CAN总线双向连接。
2.根据权利要求1所述的EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：所述ARM中央控制器为以下两种之一：
a.ARM7嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM7处理器内核；
b.ARM9嵌入式处理器，包含32位的RISC处理器的ARM9处理器内核。
3.根据权利要求1所述的EtherCAT与CAN通信的网关，其特征在于：所述ARM中央控制器分别与ARM中央控制器外围电路（6）、配置信息存储器（7）、数据存储器（8）、程序存储器（9）、显示（10）相连。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN2011202564477U CN202168097U (zh) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关 |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN102231718A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-11-02 | 国电南京自动化股份有限公司 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 |
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2011
- 2011-07-20 CN CN2011202564477U patent/CN202168097U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
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| CN102231718B (zh) * | 2011-07-20 | 2013-07-31 | 国电南京自动化股份有限公司 | 一种EtherCAT与CAN通信的网关及其通信方法 |
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