CN2685978Y - 一种网络总线用中继延伸器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于网络总线长度拓展的延伸器，它包括主CPU单元、状态指示单元、主电源回路、A通道信号处理、B通道信号处理和辅助电源及光电隔离回路上述电路之数据传输按下述顺序进行：DeviceNet网络A网络口通过通道信号处理、主CPU单元、B通道信号处理、B端口依次传输到DeviceNet网络，B网络反之亦然，实现了不同网段数据的透明传输；为了增大网络长度，缩短延时时间，该CPU内存储了自动波特率检测流程图，信号发送流程图、信号接收流程图以及中断流程图，上述流程构成的软件和硬件结合成功地解决了网络的延伸问题。

Description

一种网络总线用中继延伸器

技术领域：

本实用新型涉及一种DeviceNet总线用中继延伸器，更确切地说涉及一种基于CAN总线的开放式现场总线协议中继延伸的一种装置。

背景技术：

DeviceNet是一种基于CAN总线开放式现场总线协议，根据DeviceNet规定的波特率/网络距离关系，在最低波特率125kbps下传输最长距离为500M，这一段距离是能满足一般设备级控制系统，但是在一些特殊场合如水处理，远程监控等，这500M距离是不够的，必须采用网络延长方案。

目前，国内外DeviceNet总线的网络中继延伸，采用以下三种方案。

1、直接对CAN信号中继放大。就是在DeviceNet网络中继点加装两只由CAN收发器芯片组成的信号中继器，CAN信号经过简单“接受再发送”，可以减弱传输中的干扰信息，同时保证CAN信号的幅值。其缺点是不能起到有效延伸网络长度的作用。

2、插入第三方总线协议方式。就是在DeviceNet网络中继点插入一对收发器，将DeviceNet总线的报文变换第三方总线协议来传输，如以太网、485网络，例如，美国科动公司的DeviceNet延伸器。采用这种方案不但需要成对的中继器，而且是以破坏网络的一致性和实时性为代价来获得网络延伸。

3、采用CAN报文快速转发方式。

是在CAN网络中继点加装由一个智能芯片和两套CAN控制器芯片组成的信号中继器，CAN信号经过智能芯片的信息处理、将需要中继的信令进行重新发放。这种做法优点是保证了CAN报文的完整性，能根本上解决距离问题，加装一个中继器就可以成倍延伸网络距离。但是该种方案实现起来具有一定难度，一是需要准确获得网络的波特率，二是需要快速的CAN报文处理速度。国外的InterlinkBT公司的REP-DN，还有WrcakRon公司的WRC-CANX都是采用这一方案的DeviceNet中继延伸器。但这些产品在国外尚处于研究测试阶段，正式产品尚未在市场出现，在国内处于技术封锁状态。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种有效解决网络波特率自动识别和CAN报文高速处理机制的DeviceNet网络延伸器，该延伸器既可以在相同波特率的情况下网络传输距离成倍延伸，又可实现中继网络节点的报文全透明传输，同时还能在不同波特率网络实现报文全透明传输。

为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：包括DeviceNet波特率快速识别，优化中继报文收发机制。具体地说其电路a.两端网络有独立的收发网络，保证了网络数据从A通道传输到B通道，与从B通道传输A通道的数据处理完全独立而且传输的信号相同；对于A端口、B端口具有独立的网络判断。

在CAN网络中继点加装一个单片和两套CAN控制芯片组成信号中继器，信号经过智能芯片的信息处理，将总线信号重新发放。为了实现上述运行，该延伸器的主CPU单元中固化了下述程序，包括波特率自动检测流程图、信息发送流程图、信息接收流程图、中断响应流程图，这些流程组成的软件优化了中继报文收发机制。

本实用新型的效果：采用本发明的电气线路形成的延伸器产品不但硬件设计简单，功能优异，其软件也优化了中继报文收发机制，为现场总线设备领域增添了一个优异产品，具有明显的经济效益。

附图说明：

图1为本实用新型的延伸器的电气原理框图；

图2为图1的电气原理框图线路原理图；

图3为本实用新型的波特率自检测流程图；

图4、图5为信息发送、信息接收流程图；

图6为中断响应流程图。

以下结合图1～图6对本发明作进一步说明，但附图并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

如图1所示，该DeviceNet网络延伸器中，包括一主CPU单元1、状态指示单元2、主电源回路3、A通道信号处理4、B通道信号处理5和辅助电源及光电隔离回路6。上述电路之间数据传输以主CPU单元为中心而进行的。

DeviceNet网络将信号从A端口通过A通道信号处理4、主CPU单元1、B通道信号处理5、B端口依次传输到DeviceNet网络；反之亦然。

所述的主CPU单元1，选用的SST89E554RC2分频模式，ISP下载，有1K存储RAM。因为该主CPU有较快的处理速度及大的缓存，并有利于升级需要。

如图2所示，它是图1框图的具体线路原理图。

网络延伸器要解决传输的距离问题，这就引出一个中继的问题。由于网络传输距离不够长的原因不是因为CAN信号的幅值，而是随着网络电缆长度的增加导致的位延时，对于CAN信号来说随着波特率的提升，传输线路增长，位延时就增加，所以只有中继才能解决问题。

如图3所示，这是自动波特率检测流程图。设置该流程方案的原因是：在保证中继器在网络上电以前已经加入网络，网络节点都会有自检和应答信息，给自动波特率提供了较好机会。通过软件方式检测网络波特率。在启动时。先将波特率设置成125K模式，同时允许接收和错误中断。如果在CAN总线上产生错误，软件就将波特率设成较高的波特率。在连续2条信息成功地接收后，SJA1000已检测到正确的位速率，而且能转向正常工作模式，此时，这个节点上能像系统其他激活的CAN节点一样工作了。

如图4所示，这是本发明的信息发送流程图。根据CAN协议规约，信息发送由CAN控制器SJA1000独立完成。CPU必须将要发送的信息传送到发送缓冲器，然后，将命令寄存器的发送请求标志置位。为了节省CPU的时序，采用中断方式。

采用中断方式。

在主程序中，建立FIFO数据缓冲区，同时设置1个发送指针和接收指针，两个标志：一个“空”和一个“不空”标志，一个存储“溢出”标志，再加上一个存放数据的计数器。

接收指针用于标志接收数据第一个数据的存放位置，当存放一帧数据，指针加1，计数器加1；当发送一帧信息，发送指针减1，同时存放计数器减1。接受收指针和发送指针的值具有保护功能。当数据指针值跳变时，存储“溢出”标志位置。

在整个信息发送程序中，数据发送采用查询方式。每发送一帧信息，首先要查询发送缓冲器的状况。只有当发送网络没有故障时，才进行发送，有效避免了“独立节点”的网络故障状态。

如图5所示，这是本发明的中断接收的信息流程图。

由于SJA1000的多接收缓存FIFO结构特点，对于有效信息，控制器可以完成对信息的实时接收。但是CPU对信息的处理时为了节省时序，则采用中断方式。每接收到一帧信息，就可以产生外部中断0和外部中断1。

中断接收流程如下：

以A端口为例：如CAN接收中断？是，则到A缓存器，如有空间，便将接收缓存内容拷贝到发送暂存区RAM，刷新暂存区参数，再刷新缓存指针和标志，如果接收缓存区有空间便进入其他中断信息的检测。如果CAN不能接收中断便进入其他中断信息的检测；如果到A缓存没有空间，暂时关完备A口中断响应，进入其他中断的信息的检测；如果接收缓存区没有空间，便重新返回A缓存区。

如图6所示，这是本发明的中断响应程序中断响应流程图。

在PeliCAN模式里SJA1000有8个不同的中断源，一旦CAN出现中断，SJA1000会将中断输出管脚16设为低电平，直到CPU通过读取SJA1000的中断寄存器，对中断采取相应的措施。

为断响应程序的流程说明顺序：

从SJA1000接收到外部中断→读SJA1000的中断寄存器，暂时保存寄存器里的值→(只听模式)中断处理过程：总线错误处理波特率自动检测→中断处理过程：接收信息→中断处理过程：错误警告处理防止总线关闭，复位→中断处理过程：错误消极处理如果发送错误计数大于127则中山当前发送，直到有接收中断→中断过程结束。

综述所述，该网络延伸器从电路本身它具有独立的收发网络，保证了从A到B端的传输和从B到A端的传输完全等同；对于A端和B端，它有独立的网络判断。若从软件来说，从主站方向来看，从上向下看象似一根电缆，不增加节点，也不减少节点，信号有完整性，不影响实时性。

Claims (3)

1、一种网络总线用中继延伸器，其特征在于：

该延伸器包括主CPU单元(1)、状态指示单元(2)、主电源回路(3)、A通道信号处理(4)、B通道信号处理(5)和辅助电源及光电隔离回路(6)，上述电路之间数据传输以主CPU单元(1)为中心进行的；

其信号传输的顺序是：DeviceNet网络将信号从A端口通过A通道信号处理(4)、主CPU单元(1)、B通道信号处理(5)、B端口依次传输到DeviceNet网络；反之亦然；

为增大传输距离，缩短延时，实现不同网络的透明传输在主CPU单元里存储了下述程序：

能够独立检测到两端网络正确位速率的自动波特率检测程序；

能够查询发送缓冲器状态信息发送程序；

能够接受中断的信息接收流程程序以及中断响应程序。

2、如权利要求1所述的中继延伸器，其特征在于：

所述的主CPU单元(1)选用的是处理速度快、功能强大的SST89E554RC为2分频模式，ISP下载，1K存储RAM的单元机。

3、如权利要求1所或2所述的中继延伸器，其特征在于：

所述的存储程序的主CPU单元(1)，该CPU中存储能够检测到正确位速率的自动波特率检测程序，能使转向正常工作模式。

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