[0046]特別地，上述物理層控制單元24還可包括報文過濾單元，用于過濾非EtherCAT報文。
[0047]本發明還提供一種EtherCAT通信方法，其中EtherCAT通信系統中的主站包括主處理模塊、FPGA以及以太網收發器，并通過以太網收發器連接參考時鐘從站和伺服從站;該方法包括以下步驟:
[0048](a)FPGA根據該FPGA的時鐘信號周期性地通過以太網收發器向伺服從站發送分布時鐘報文，以實現運動控制器時鐘和伺服從站的時鐘同步。
[0049]該步驟具體可包括:FPGA測算主站到參考時鐘從站的傳輸延時和時間偏置并將計算結果設置到參考時鐘從站;FPGA定時將FPGA的時鐘發送到各個伺服從站;FPGA在主站與伺服從站的時鐘同步以后，計算各個伺服從站的同步信號啟動時間和主站的中斷啟動時間，伺服從站的同步信號啟動時間與主站的中斷啟動時間在相位上對齊。
[0050](b)FPGA按照通信周期將來自主處理模塊的PDO封裝為EtherCAT數據幀并將來自物理層控制單元的EtherCAT數據幀解封后傳送給主處理模塊；
[0051 ] (C)FPGA控制以太網收發器實現EtherCAT數據幀的全雙工收發。
[0052]上述的EtherCAT通信方法中，除了PDO數據收發，還可包括:FPGA通過以太網收發器實現主站和從站間的SDO的收發;主處理模塊根據FPGA接收的從站設備描述文件中解析出與配置相關的從站信息；主處理模塊通過FPGA對連接到EtherCAT網絡上的所有時鐘參考從站和伺服從站進行掃描，獲取在線的從站數和各個從站的設備描述信息；主處理模塊通過FPGA完成各從站的應用層狀態切換管理;主處理模塊通過FPGA對從站進行相關配置;主處理模塊通過FPGA與伺服從站實現郵箱通信。
[0053]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種EtherCAT通信系統主站，其特征在于:包括主處理模塊、FPGA以及以太網收發器，并通過所述以太網收發器連接參考時鐘從站和伺服從站;所述主處理模塊包括roo交互單元，所述FPGA包括F1DO收發單元、分布時鐘單元以及物理層控制單元;其中:所述分布時鐘單元，用于根據FPGA的時鐘信號周期性地生成分布時鐘報文，以實現運動控制器時鐘和伺服從站的時鐘同步;所述數據收發單元，用于按照通信周期將來自roo交互單元的從站交互數據封裝為EtherCAT數據幀并將來自物理層控制單元的EtherCAT數據幀解封后傳送給F1DO交互單元;所述物理層控制單元，用于控制以太網收發器實現EtherCAT數據幀的全雙工收發以及分布時鐘報文的發送。2.根據權利要求1所述的EtherCAT通信系統主站，其特征在于:所述分布時鐘單元包括延時設置單元、時鐘發送單元以及啟動控制單元，其中:所述延時設置單元，用于測算主站到參考時鐘從站的傳輸延時和時間偏置并將計算結果設置到參考時鐘從站;所述時鐘發送單元，用于定時將FPGA的時鐘發送到各個伺服從站;所述啟動控制單元，用于在主站與伺服從站的時鐘同步以后，計算各個伺服從站的同步信號啟動時間和主站的中斷啟動時間，所述伺服從站的同步信號啟動時間與主站的中斷啟動時間在相位上對齊。3.根據權利要求1所述的EtherCAT通信系統主站，其特征在于:所述主站的主處理模塊包括文件解析單元、站點掃描單元、狀態機管理單元、配置單元以及郵箱通信單元，所述FPGA包括SDO收發單元，所述SDO收發單元用于通過物理層控制單元實現文件解析單元、站點掃描單元、狀態機管理單元、配置單元以及郵箱通信單元與各個伺服從站的數據交互。4.根據權利要求1所述的EtherCAT通信系統主站，其特征在于:所述主站包括兩個以太網收發器，且其中一個以太網收發器用于進行數據報文的收發、另一個以太網收發器用于實現主站環形冗余，所述物理層控制單元包括端口管理單元，該端口管理單元用于實現端口連接狀態和環形冗余處理。5.根據權利要求1所述的EtherCAT通信系統主站，其特征在于:所述物理層控制單元包括報文過濾單元，用于過濾非EtherCAT報文。6.一種EtherCAT通信系統主站通信方法，其特征在于:所述主站包括主處理模塊、FPGA以及以太網收發器，并通過所述以太網收發器連接參考時鐘從站和伺服從站;所述方法包括以下步驟: (a)所述FPGA根據該FPGA的時鐘信號周期性地通過以太網收發器向伺服從站發送分布時鐘報文，以實現運動控制器時鐘和伺服從站的時鐘同步； (b)所述FPGA按照通信周期將來自主處理模塊的TOO封裝為EtherCAT數據幀并將來自物理層控制單元的EtherCAT數據幀解封后傳送給主處理模塊； (c)所述FPGA控制以太網收發器實現EtherCAT數據幀的全雙工收發。7.根據權利要求6所述的EtherCAT通信系統主站通信方法，其特征在于:所述步驟(a)包括: (al)所述FPGA測算主站到參考時鐘從站的傳輸延時和時間偏置并將計算結果設置到參考時鐘從站； (a2)所述FPGA定時將FPGA的時鐘發送到各個伺服從站； (a3)所述FPGA在主站與伺服從站的時鐘同步以后，計算各個伺服從站的同步信號啟動時間和主站的中斷啟動時間，所述伺服從站的同步信號啟動時間與主站的中斷啟動時間在相位上對齊。8.根據權利要求6所述的EtherCAT通信系統主站通信方法，其特征在于:所述方法還包括: 所述FPGA通過以太網收發器實現主站和從站間的SDO的收發； 所述主處理模塊根據FPGA接收的從站設備描述文件解析出與配置相關的從站信息；所述主處理模塊通過FPGA對連接到EtherCAT網絡上的所有時鐘參考從站和伺服從站進行掃描，獲取在線的從站數和各個從站的設備描述信息； 所述主處理模塊通過FPGA完成各從站的應用層狀態切換管理； 所述主處理模塊通過FPGA對從站進行相關配置； 所述主處理模塊通過FPGA與伺服從站實現郵箱通信。9.根據權利要求6所述的EtherCAT通信系統主站通信方法，其特征在于:所述主站包括兩個以太網收發器，且其中一個以太網收發器用于進行數據報文的收發、另一個以太網收發器用于實現主站環形冗余，所述方法包括:所述FPGA進行端口連接狀態、環形冗余處理。10.根據權利要求6所述的EtherCAT通信系統主站通信方法，其特征在于:所述方法包括:所述FPGA過濾非EtherCAT報文。
【專利摘要】本發明提供了一種EtherCAT通信系統主站及通信方法，所述主站包括主處理模塊、FPGA以及以太網收發器；所述主處理模塊包括PDO交互單元，所述FPGA包括PDO收發單元、分布時鐘單元以及物理層控制單元；其中：所述分布時鐘單元，用于根據FPGA的時鐘信號實現運動控制器時鐘和伺服從站的時鐘同步；所述數據收發單元，用于按照通信周期將來自PDO交互單元的從站交互數據封裝為EtherCAT數據幀并將來自物理層控制單元的EtherCAT數據幀解封后傳送給PDO交互單元；所述物理層控制單元，用于實現EtherCAT數據幀的全雙工收發以及分布時鐘報文的發送。本發明通過FPGA的硬件實現運動控制器與伺服從站的時鐘同步，并據此實現周期性數據的收發，可實現精確的主從站同步通信。
【IPC分類】H04L12/40, H04J3/06
【公開號】CN105656592
【申請號】
【發明人】楊磊, 卿朝廷, 潘銅
【申請人】深圳市匯川技術股份有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月31日