RU184683U1 - Ресинхронизатор сети ethernet powerlink - Google Patents

Ресинхронизатор сети ethernet powerlink Download PDF

Info

Publication number
RU184683U1
RU184683U1 RU2018127407U RU2018127407U RU184683U1 RU 184683 U1 RU184683 U1 RU 184683U1 RU 2018127407 U RU2018127407 U RU 2018127407U RU 2018127407 U RU2018127407 U RU 2018127407U RU 184683 U1 RU184683 U1 RU 184683U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
relay channel
output
soc
master device
relay
Prior art date
Application number
RU2018127407U
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Михайлович Романов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
Priority to RU2018127407U priority Critical patent/RU184683U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU184683U1 publication Critical patent/RU184683U1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/403—Bus networks with centralised control, e.g. polling

Abstract

Полезная модель относится к области промышленных систем связи реального времени, а именно к ресинхронизатору сети Ethernet POWERLINK, который включает в себя приемник канала ретрансляции ведомых устройств, подключенный к блоку памяти канала ретрансляции ведомых устройств, подключенный к коммутатору канала ретрансляции ведомых устройств, выход которого подключен к передатчику канала ретрансляции ведомых устройств, а второй вход - к блоку формирования SoC пакетов, выход которого также подключен к коммутатору канала ретрансляции ведущего устройства, а вход - к блоку управления ресинхронизацией, который также подключен к блоку таймеров и детектору SoC пакетов, вход которого подключен к приемнику канала ретрансляции ведущего устройства, выход которого также подключен к блоку памяти канала ретрансляции ведущего устройства, вход разрешения которого также подключен к выходу разрешения детектора SoC пакетов, а выход блока памяти канала ретрансляции ведущего устройства подключен к коммутатору канала ретрансляции ведущего устройства, выход которого подключен к передатчику канала ретрансляции ведущего устройства. Полезная модель обеспечивает снижение флуктуаций периода формирования пакетов SoC (согласно стандарту IEEE 61158) в сети Ethernet POWERLINK.

Description

Полезная модель относится к области промышленных систем связи реального времени и может быть использована в различных областях науки и промышленности при создании устройств управления, распределенных систем ввода/вывода и электроприводов.
Из существующего уровня техники известно ведущее устройство сети Ethernet POWERLINK, построенное с использованием операционной системы Linux и стэка протоколов openPOWERLINK [электронный ресурс: openpowerlink.sourceforge.net/web/]. Такое устройство представляет из себя персональный или встраиваемый компьютер, оснащенный сетевой картой, работающий под управлением операционной системой Linux, на котором запущенно программное приложение, использующее для информационного обмена стэк протоколов openPOWERLINK.
Недостатком данного устройства является высокой уровень флуктуаций периода формирования пакетов SoC (согласно стандарту IEEE 61158) в сети Ethernet POWERLINK, вызванный неопределенностью длительности исполнения операций в операционной системе Linux и, в частности, в драйверах сетевых карт для данной операционной системы.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение технической задачи по устранению указанного недостатка.
Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении флуктуаций периода формирования пакетов SoC (согласно стандарту IEEE 61158) в сети Ethernet POWERLINK.
Технический результат достигается тем, что ресинхронизатор сети Ethernet POWERLINK включает в себя приемник канала ретрансляции ведомых устройств, подключенный к блоку памяти канала ретрансляции ведомых устройств, подключенный к коммутатору канала ретрансляции ведомых устройств, выход которого подключен к передатчику канала ретрансляции ведомых устройств, а второй вход - к блоку формирования SoC пакетов, выход которого также подключен к коммутатору канала ретрансляции ведущего устройства, а вход - к блоку управления ресинхронизацией, который также подключен к блоку таймеров и детектору SoC пакетов, вход которого подключен к приемнику канала ретрансляции ведущего устройства, выход которого также подключен к блоку памяти канала ретрансляции ведущего устройства, вход разрешения которого также подключен к выходу разрешения детектора SoC пакетов, а выход блока памяти канала ретрансляции ведущего устройства подключен к коммутатору канала ретрансляции ведущего устройства, выход которого подключен к передатчику канала ретрансляции ведущего устройства.
Указанные признаки полезной модели являются существенными и совокупность этих признаков достаточна для получения требуемого технического результата.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 показана блок-схема заявляемой полезной модели. Она содержит передатчик канала ретрансляции ведомых устройств 1, коммутатор канала ретрансляции ведомых устройств 2, блок памяти канала ретрансляции ведомых устройств 3, приемник канала ретрансляции ведомых устройств 4, приемник канала ретрансляции ведущего устройства 5, блок памяти канала ретрансляции ведущего устройства 6, коммутатор канала ретрансляции ведущего устройства 7, передатчик канала ретрансляции ведущего устройства 8, детектор SoC пакетов 9, блок управления ресинхронизацией 10, блок формирования SoC пакетов 11, блок таймеров 12.
Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливается в разрыв линии связи между ведомыми устройствами и ведущим устройством сети Ethernet POWERLINK, построенным с использованием операционной системы Linux и стэка протоколов openPOWERLINK. Полезная модель соединяется с ними либо напрямую по интерфейсу RMII, либо через микросхемы физического уровня сети Ethernet, с которыми соединяется по интерфейсу RMII. При получении данных приемник канала ретрансляции ведомых устройств 4 детектирует преамбулу Ethernet пакета и все данные после нее объединяет в байты, которые записываются в блок памяти канала ретрансляции ведомых устройств 3, где они дополняются новой преамбулой, а после автоматически вычитываются и передаются на вход коммутатора канала ретрансляции ведомых устройств 2. Если в тот же самый момент на вход коммутатора канала ретрансляции ведомых устройств 2 не поступают данные от блока формирования SoC пакетов 11, то коммутатор канала ретрансляции ведомых устройств 2 автоматически передает данные, прочитанные из блока памяти канала ретрансляции ведомых устройств 3, на передатчик канала ретрансляции ведомых устройств 1, который отправляет их на вход ведущего устройства сети Ethernet POWERLINK. Если же на вход коммутатора канала ретрансляции ведомых устройств 2 поступают данные от блока формирования SoC пакетов 11, то они имеют приоритет и передаются на вход передатчика канала ретрансляции ведомых устройств 1, в то время как вычитывание данных из блока памяти канала ретрансляции ведомых устройств 3 приостанавливается до момента окончания отправки данных от блока формирования SoC пакетов 11. При получении данных приемник канала ретрансляции ведущего устройства 5 детектирует преамбулу Ethernet пакета и все данные после нее объединяет в байты, которые записываются в блок памяти канала ретрансляции ведущего устройства 6, где они дополняются новой преамбулой и в случае наличия разрешения, полученного от детектора SoC пакетов 9, автоматически вычитываются и передаются на вход коммутатора канала ретрансляции ведущего устройства 7. Если в тот же самый момент на вход коммутатора канала ретрансляции ведущего устройства 7 не поступают данные от блока формирования SoC пакетов 11, то коммутатор канала ретрансляции ведущего устройства 7 автоматически передает данные, прочитанные из блока памяти канала ретрансляции ведущего устройства 6, на передатчик канала ретрансляции ведущего устройства 8, который отправляет их на вход ведомых устройств сети Ethernet POWERLINK. Если же на вход коммутатора канала ретрансляции ведущего устройства 7 поступают данные от блока формирования SoC пакетов 11, то они имеют приоритет и передаются на вход передатчика канала ретрансляции ведущего устройства 8, в то время как вычитывание данных из блока памяти канала ретрансляции ведущего устройства 6 приостанавливается до момента окончания отправки данных от блока формирования SoC пакетов 11. Детектор SoC пакетов 9 подключается на выход приемника канала ретрансляции ведущего устройства 5 параллельно с блоком памяти канала ретрансляции ведущего устройства 6 и «на лету» осуществляет автоматическое определение и разбор данных из SoC пакета согласно стандарту IEEE 61158. В случае детектирования SoC пакетов, детектор SoC пакетов 9 снимает разрешение, выдаваемое на вход блока памяти канала ретрансляции ведущего устройства 6, и тем самым предотвращая его автоматическую ретрансляцию ведущим устройствам. В случае же, если детектор SoC пакетов 9 определяет, что входящий пакет имеет другой тип, то он выставляет разрешение на вход блока памяти канала ретрансляции ведущего устройства 6, обеспечивая тем самым прямую ретрансляцию принимаемого пакета ведомым устройствам. Данные, полученные из SoC пакета, передаются от детектора SoC пакетов 9 на вход блока управления ресинхронизацией 10, который представляет из себя аппаратно реализованный конечный автомат, работающий по следующему алгоритму. Если в течение времени, равного трем и более циклам информационного обмена сети Ethernet POWERLINK, детектор SoC пакетов 9 не определял SoC пакет, то через Tmj после его приема на вход блока формирования SoC пакетов 11 отдается команда по формированию и отправке SoC пакета, где Tmj - максимальная оценка уровня флуктуаций периода цикла Ethernet POWERLINK на выходе ведущего устройства. Если в течение времени, равного трем циклам информационного обмена сети Ethernet POWERLINK, детектор SoC пакетов 9 получал SoC пакет от ведущего устройства, то команда на формирование и отправку SoC пакета на вход блока формирования SoC пакетов 11 отдается через Tcycle после предыдущей аналогичной команды, сформированной на блок формирования SoC пакетов 11, где Tcycle - длительность одного циклам сети Ethernet POWERLINK. Отсчет периодов времени Tcycle и Tmj осуществляется блоком таймеров 12. Блок формирования SoC пакетов 11 побайтно формирует на входах коммутаторов 2 и 7 SoC пакет согласно стандарту IEEE 61158 по команде блока управления ресинхронизацией 10.
Работоспособность полезной модели была проверена на макете, который наглядно продемонстрировал получение требуемого технического результата. Предложенное устройство было реализовано при помощи отладочной платы Digilent Nexys 2, оснащенной программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС) Xilinx Spartan 3Е, работающей с тактовой частотой 50 МГц, и двух микросхем физического уровня сети Ethernet LAN8720. Устройство было подключено к ведущему устройству сети Ethernet POWERLINK на базе компьютера, оснащенного процессором Intel Atom N450 с тактовой частотой 1,66 ГГц, 2 Гб оперативной памяти и сетевым адаптером Realtek RTL8191E. Данный компьютер работал под управлением операционной системы Linux с программным обеспечением информационного обмена на базе стэка протоколов openPOWERLINK. В качестве ведомых устройств использовались модули дискретного вывода B&R X20DO9322, подключенные к сети Ethernet POWERLINK при помощи контроллеров шины B&R Х20ВС0083.
Для оценки временных характеристик работы полезной модели к ее входам и выходам был подключен анализатор пакетов Ethernet POWERLINK на базе ПЛИС, который менял состояние двух дискретных выходов 3.3В. Первый дискретный выход (С1) менялся каждый раз, когда на полезную модель приходил SoC пакет от ведущего устройства, а второй выход (С2) менялся всякий раз, когда SoC пакет отправляла полезная модель. Оба дискретных выхода анализировались при помощи цифрового осциллографа LeCroy WaveRunner WR 610Zi, который был настроен на наложение нескольких последовательных периодов сигнала на одной осциллограмме (фиг. 2). Как видно из фиг. 2, период времени приема SoC пакетов от ведущего устройства постоянно меняется, что выражается в утолщениях на фронтах дискретного сигнала С1, в то время как аналогичные утолщения на фронтах сигнала С2, соответствующего SoC пакетам, формируемым полезной моделью, отсутствуют, что говорит о постоянстве периода их отправки. Максимальный уровень флуктуаций моментов времени изменения выходного сигнала на выходах подключенных к полезной модели ведомых устройств B&R Х20ВС0083 составил 12 мкс, в то время как при использовании того же ведущего устройства сети без применения предлагаемого ресинхронизатора сети Ethernet POWERLINK этот параметр составил 496 мкс. Таким образом, использование настоящей полезной модели позволило снизить флуктуации периода формирования пакетов SoC более чем в 40 раз, что говорит о достижении заявленного технического результата.

Claims (1)

  1. Ресинхронизатор сети Ethernet POWERLINK, включающий в себя приемник канала ретрансляции ведомых устройств, подключенный к блоку памяти канала ретрансляции ведомых устройств, подключенный к коммутатору канала ретрансляции ведомых устройств, выход которого подключен к передатчику канала ретрансляции ведомых устройств, а второй вход - к блоку формирования SoC пакетов, выход которого также подключен к коммутатору канала ретрансляции ведущего устройства, а вход - к блоку управления ресинхронизацией, который также подключен к блоку таймеров и детектору SoC пакетов, вход которого подключен к приемнику канала ретрансляции ведущего устройства, выход которого также подключен к блоку памяти канала ретрансляции ведущего устройства, вход разрешения которого также подключен к выходу разрешения детектора SoC пакетов, а выход блока памяти канала ретрансляции ведущего устройства подключен к коммутатору канала ретрансляции ведущего устройства, выход которого подключен к передатчику канала ретрансляции ведущего устройства.
RU2018127407U 2018-07-26 2018-07-26 Ресинхронизатор сети ethernet powerlink RU184683U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127407U RU184683U1 (ru) 2018-07-26 2018-07-26 Ресинхронизатор сети ethernet powerlink

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127407U RU184683U1 (ru) 2018-07-26 2018-07-26 Ресинхронизатор сети ethernet powerlink

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU184683U1 true RU184683U1 (ru) 2018-11-02

Family

ID=64103740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018127407U RU184683U1 (ru) 2018-07-26 2018-07-26 Ресинхронизатор сети ethernet powerlink

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU184683U1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2409896C2 (ru) * 2005-11-24 2011-01-20 Нокиа Корпорейшн Способ, модуль, терминал и система, обеспечивающие согласованную работу подсистемы радиочастотной идентификации и подсистемы беспроводной связи
RU2454710C2 (ru) * 2006-05-24 2012-06-27 Роберт Бош Гмбх Коммуникационный модуль
WO2013005043A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 Vetco Gray Controls Limited Interfacing communications
CN103607270A (zh) * 2013-11-28 2014-02-26 上海新时达电气股份有限公司 提高Powerlink以太网同步性能的方法
US9544247B2 (en) * 2013-03-15 2017-01-10 Innovasic, Inc. Packet data traffic management apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2409896C2 (ru) * 2005-11-24 2011-01-20 Нокиа Корпорейшн Способ, модуль, терминал и система, обеспечивающие согласованную работу подсистемы радиочастотной идентификации и подсистемы беспроводной связи
RU2454710C2 (ru) * 2006-05-24 2012-06-27 Роберт Бош Гмбх Коммуникационный модуль
WO2013005043A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 Vetco Gray Controls Limited Interfacing communications
US9544247B2 (en) * 2013-03-15 2017-01-10 Innovasic, Inc. Packet data traffic management apparatus
US20180019955A1 (en) * 2013-03-15 2018-01-18 Innovasic, Inc. Packet data traffic management apparatus
CN103607270A (zh) * 2013-11-28 2014-02-26 上海新时达电气股份有限公司 提高Powerlink以太网同步性能的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101610145B (zh) 一种实现分布式系统的同步控制的方法和系统
CN106254023B (zh) 一种主从设备通信的方法及系统
CN103209137B (zh) 可配置高精度时间间隔帧发布以太网接口控制系统
WO2023273405A1 (zh) 芯片级继电保护装置和系统
CN108259109B (zh) Ptp域中的网络设备及tod同步方法
Sanchez-Garrido et al. Digital electrical substation communications based on deterministic time-sensitive networking over Ethernet
US11264972B2 (en) Synchronizing pulse-width modulation control
CN107766200A (zh) 一种i2c总线监控系统及监控方法
CN109150355A (zh) 一种fpga下实现ptp网卡的系统
Ustun et al. A novel scheme for performance evaluation of an IEC 61850-based active distribution system substation
CN203260219U (zh) 一种模拟合并单元仿真设备
US9208008B2 (en) Method and apparatus for multi-chip reduced pin cross triggering to enhance debug experience
RU184683U1 (ru) Ресинхронизатор сети ethernet powerlink
CN201072431Y (zh) 一种宽带航空电子总线测试装置
CN104994034B (zh) 一种合并单元点对点sv报文的收发方法
CN103888331A (zh) 一种用于配电终端的通用高速总线装置及其数据交互方法
CN113285579B (zh) 多通道信号的同步方法、电源模块、电子设备及电源设备
Mekkanen et al. Using OPNET to Model and Evaluate the MU Performance based on IEC 61850-9-2LE
CN106993306B (zh) 基于fpga的无线网络mac层分布式协调系统及其构建方法
CN109104312A (zh) 一种可配置afdx总线数据帧延时设备和afdx数据帧延时方法
CN206077423U (zh) Ttcan控制通讯模块和车辆的ttcan控制通讯系统
Boncagni et al. Switched ethernet in synchronized distributed control systems using RTnet
Ferrari et al. Evaluation of timing characteristics of a prototype system based on PROFINET IO RT_Class 3
CN203204491U (zh) 一种自适应触发同步控制装置
CN109639457A (zh) 一种jesd204b协议高速发送器单粒子错误率的测试系统及方法