CN205829667U - 一种RTEX与DeviceNET的通信网关 - Google Patents
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Abstract
一种RTEX与DeviceNET的通信网关。本实用新型涉及一种RTEX与DeviceNET的通信网关。所述的RJ45网络接口J2将信号传递至隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递至PHY芯片U2，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3通过MII总线双向传输信号，所述的MAC芯片U3与FPGA芯片U4通过数据总线、地址总线、控制总线、定时信号线双向传输信号，所述的FPGA芯片U4将信号传递至带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递至DeviceNET物理总线接口J3，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3均使用25MHz晶振，所述的DeviceNET物理总线接口J3将信号传递给带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递给FPGA芯片U4，所述的PHY芯片U2将信号传递给隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递给RJ45网络接口J1。本实用新型用于通信网关。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于FPGA的RTEX与DeviceNET通信网关的设计，属于工业自动化控制领域。
背景技术
现场总线设备的多样性，导致在一个大型的自动化控制系统中设备的通信协议不同、通信速率不同、网络拓扑形式不同，给中央监控系统和这些现场设备之间的信息交互带来困扰。
RTEX（Realtime Express）高速实时网络通讯协议，是松下公司具有自主产权的一项总线技术。基于100Mbps的RTEX网络通讯协议，采用的是环形拓扑结构。包括上位主控制器在内的每一个节点，都具备一个出口（TX）和一个入口（RX）。RTEX实现伺服控制的高精度实时性能，具有高性能，低成本，可靠性高，容易实现的优点。
DeviceNET协议是在CAN的基础上制定的，使用了CAN的数据链路层和物理层；同时，DeviceNET在CAN的基础上增加了面向对象、基于连接的现代通信技术理念，开发了功能强大的应用层。DeviceNET特别适合于高可靠性和高实时性要求的工业现场的底层控制。
RTEX总线与DeviceNET总线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。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种RTEX与DeviceNET的通信网关，用以解决上述问题。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种RTEX与DeviceNET的通信网关，其组成包括：RJ45网络接口J1、RJ45网络接口J2、隔离变压器U1、PHY芯片U2、MAC芯片U3、FPGA芯片U4、带隔离的DeviceNET协议收发器U5与DeviceNET物理总线接口J3，所述的RJ45网络接口J2将信号传递至隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递至PHY芯片U2，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3通过MII总线双向传输信号，所述的MAC芯片U3与FPGA芯片U4通过数据总线、地址总线、控制总线、定时信号线双向传输信号，所述的FPGA芯片U4将信号传递至带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递至DeviceNET物理总线接口J3，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3均使用25MHz晶振，所述的DeviceNET物理总线接口J3将信号传递给带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递给FPGA芯片U4，所述的PHY芯片U2将信号传递给隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递给RJ45网络接口J1。
所述的一种RTEX与DeviceNET的通信网关，所述的RJ45网络接口J2通过两路差分接收信号线RX+、RX-将信号传递至隔离变压器U1，
所述的隔离变压器U1通过两路差分接收信号线RD+、RD-将信号传递至PHY芯片U2，
所述的PHY芯片U2通过MII总线接口的TXD0-3、TXC、TXEN、RXD0-3、RXC、RXDV、RXER、MDIO、MDC 与MAC芯片U3双向传输信号；
所述的MAC芯片U3通过数据总线MAC_D00-15，地址总线MAC_A01-10，控制信号线MAC_XCS、MAC_XWR、MAC_XRD、MAC_XWAIT，定时信号线MAC_XSYNC、MAC_XINTRX 与MAC芯片U4双向传输信号；
所述的FPGA芯片U4通过CAN串行数据传送信号线CAN_TXD将信号传递至带隔离的DeviceNET协议收发器U5；
所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5通过DeviceNET总线的差分信号线CANL、CANH与DeviceNET物理总线接口J3双向传输信号；
所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5通过CAN串行数据接收信号线CAN_RXD将信号传递给FPGA芯片U4；
所述的PHY芯片U2通过两路差分传送信号线TD+与TD-将信号传递给隔离变压器U1；
所述的隔离变压器U1通过两路差分传送信号线TX+、TX-将信号传递给RJ45网络接口J1。
有益效果：
1.本实用新型使用集成了DeviceNET协议控制器的处理器，减轻硬件电路复杂程度，降低了硬件成本。
2.本实用新型具有实现简单、成本低廉的优点。
附图说明：
附图1是本实用新型RTEX与DeviceNET通信的网关的电路原理框图。
附图2是本实用新型RJ45、隔离变压器、PHY芯片、MAC芯片、FPGA芯片的具体连接关系。
附图3是本实用新型FPGA芯片、带隔离的DeviceNET协议收发器的具体连接关系。
具体实施方式：
实施例1
一种RTEX与DeviceNET的通信网关，其组成包括：RJ45网络接口J1、RJ45网络接口J2、隔离变压器U1、PHY芯片U2、MAC芯片U3、FPGA芯片U4、带隔离的DeviceNET协议收发器U5与DeviceNET物理总线接口J3，所述的RJ45网络接口J2将信号传递至隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递至PHY芯片U2，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3通过MII总线双向传输信号，所述的MAC芯片U3与FPGA芯片U4通过数据总线、地址总线、控制总线、定时信号线双向传输信号，所述的FPGA芯片U4将信号传递至带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递至DeviceNET物理总线接口J3，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3均使用25MHz晶振，所述的DeviceNET物理总线接口J3将信号传递给带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递给FPGA芯片U4，所述的PHY芯片U2将信号传递给隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递给RJ45网络接口J1。
实施例2
实施例1所述的一种RTEX与DeviceNET的通信网关，所述的RJ45网络接口J2通过两路差分接收信号线RX+、RX-将信号传递至隔离变压器U1，
所述的隔离变压器U1通过两路差分接收信号线RD+、RD-将信号传递至PHY芯片U2，
所述的PHY芯片U2通过MII总线接口的TXD0-3、TXC、TXEN、RXD0-3、RXC、RXDV、RXER、MDIO、MDC 与MAC芯片U3双向传输信号；
所述的MAC芯片U3通过数据总线MAC_D00-15，地址总线MAC_A01-10，控制信号线MAC_XCS、MAC_XWR、MAC_XRD、MAC_XWAIT，定时信号线MAC_XSYNC、MAC_XINTRX 与MAC芯片U4双向传输信号；
所述的FPGA芯片U4通过CAN串行数据传送信号线CAN_TXD将信号传递至带隔离的DeviceNET协议收发器U5；
所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5通过DeviceNET总线的差分信号线CANL、CANH与DeviceNET物理总线接口J3双向传输信号；
所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5通过CAN串行数据接收信号线CAN_RXD将信号传递给FPGA芯片U4；
所述的PHY芯片U2通过两路差分传送信号线TD+与TD-将信号传递给隔离变压器U1；
所述的隔离变压器U1通过两路差分传送信号线TX+、TX-将信号传递给RJ45网络接口J1。
实施例3
实施例1或2所述的RJ45网络接口J1、J2选用的型号MOLEX_85508-5001。
实施例4
实施例1或2所述的隔离变压器 U1选用型号为TS21CHF。
实施例5
实施例1或2所述的PHY芯片U2选用型号为DP83848IVV。
实施例6
实施例1或2所述的MAC芯片U3选用型号为MNM1221。
实施例7
实施例1或2所述的FPGA芯片U4选用型号为XC6SLX25FT256-2。
实施例8
实施例1或2所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5选用型号为ISO1050。
实施例9
实施例1或2所述的DeviceNET物理总线接口J3，采用dB9端子。
实施例10
实施例1或2PHY芯片U2及MAC芯片U3采用3.3V电源供电，并共用25MHz晶振。
工作原理：
RTEX数据转换成DeviceNET总线数据：
RJ45网络接口J2通过网线接收来自上一级从站或RTEX主站的信息，形成两路差分接收信号，将其送至隔离变压器U1；隔离变压器U1将两路差分接收信号与外部有效隔离后传到PHY芯片U2；PHY芯片U2按照物理层的编码规则，将接收的数据解码，并由串行数据转换为并行数据，实现RTEX的物理层协议，通过MII总线（图2中连接PHY芯片U2和MAC芯片U3的TXD0-3、TXC等共16个信号线）送至MAC芯片U3；MAC芯片U3将PHY芯片U2发来的数据组装成数据帧，并进行CRC校验等，实现RTEX的数据链路层协议，通过数据总线、地址总线、控制总线、定时信号，送至FPGA芯片U4；FPGA芯片U4读取来自MAC芯片的数据帧，根据DeviceNET协议的规定，经过逻辑运算处理，编码生成DeviceNET数据帧，通过CAN串行数据传送信号线，送至带隔离的DeviceNET协议收发器U5；带隔离的DeviceNET协议收发器U5接收数据帧，将双端数字信号转换为差分信号发送到DeviceNET物理总线接口J3。
DeviceNET总线数据转换成RTEX数据：
带隔离的DeviceNET协议收发器U5接收来自DeviceNET物理总线接口J3的数据差分信号，并将差分信号转换为双端数字信号，通过CAN串行数据接收信号线，送至FPGA芯片U4；FPGA芯片U4接收DeviceNET数据帧，根据DeviceNET协议的规定，解码数据帧，经过逻辑运算处理，生成RTEX数据，通过数据总线、地址总线、控制总线、定时信号，送至MAC芯片U3；MAC芯片U3接收来自FPGA芯片U4的RTEX数据帧，进行CRC校验，将数据帧重新组合为带控制信息的数据，实现RTEX数据链路层协议，通过MII总线送至PHY芯片U2；PHY芯片U2按照物理层规则，编码数据帧，并由并行数据转换为串行数据，实现RTEX物理层协议，通过两路差分发送信号线送至隔离变压器U1；隔离变压器U1将两路差分发送信号有效隔离后送至RJ45网络接口J1；RJ45网络接口J1通过网线将数据信息传送到下一级从站或返回到RTEX主站。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种RTEX与DeviceNET的通信网关，其组成包括：RJ45网络接口J1、RJ45网络接口J2、隔离变压器U1、PHY芯片U2、MAC芯片U3、FPGA芯片U4、带隔离的DeviceNET协议收发器U5与DeviceNET物理总线接口J3，其特征是：所述的RJ45网络接口J2将信号传递至隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递至PHY芯片U2，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3通过MII总线双向传输信号，所述的MAC芯片U3与FPGA芯片U4通过数据总线、地址总线、控制总线、定时信号线双向传输信号，所述的FPGA芯片U4将信号传递至带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递至DeviceNET物理总线接口J3，所述的PHY芯片U2与MAC芯片U3均使用25MHz晶振，所述的DeviceNET物理总线接口J3将信号传递给带隔离的DeviceNET协议收发器U5，所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5将信号传递给FPGA芯片U4，所述的PHY芯片U2将信号传递给隔离变压器U1，所述的隔离变压器U1将信号传递给RJ45网络接口J1。
2.根据权利要求1所述的一种RTEX与DeviceNET的通信网关，其特征是：所述的RJ45网络接口J2通过两路差分接收信号线RX+、RX-将信号传递至隔离变压器U1，
所述的隔离变压器U1通过两路差分接收信号线RD+、RD-将信号传递至PHY芯片U2，
所述的PHY芯片U2通过MII总线接口的TXD0-3、TXC、TXEN、RXD0-3、RXC、RXDV、RXER、MDIO、MDC 与MAC芯片U3双向传输信号；
所述的MAC芯片U3通过数据总线MAC_D00-15，地址总线MAC_A01-10，控制信号线MAC_XCS、MAC_XWR、MAC_XRD、MAC_XWAIT，定时信号线MAC_XSYNC、MAC_XINTRX 与MAC芯片U4双向传输信号；
所述的FPGA芯片U4通过CAN串行数据传送信号线CAN_TXD将信号传递至带隔离的DeviceNET协议收发器U5；
所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5通过DeviceNET总线的差分信号线CANL、CANH与DeviceNET物理总线接口J3双向传输信号；
所述的带隔离的DeviceNET协议收发器U5通过CAN串行数据接收信号线CAN_RXD将信号传递给FPGA芯片U4；
所述的PHY芯片U2通过两路差分传送信号线TD+与TD-将信号传递给隔离变压器U1；
所述的隔离变压器U1通过两路差分传送信号线TX+、TX-将信号传递给RJ45网络接口J1。
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| CN106909107A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-06-30 | 苏州西岭控制技术有限公司 | DeviceNet专用芯片 |
| CN109218110A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-15 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种通信设备和通信方法 |
| CN109328449A (zh) * | 2017-03-22 | 2019-02-12 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | RTEX-EtherCAT协议转换装置及工业控制系统 |
| CN110832410A (zh) * | 2017-12-11 | 2020-02-21 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 运动控制器及运动控制的方法 |
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