一种多协议兼容的EPA调度方法及装置

技术领域

本发明属于工业控制自动化领域，尤其涉及一种多协议兼容的EPA调度方法及装置。

背景技术

总线作为连接工业控制系统内各个设备的“神经网络”，用于实现控制系统内部数据实时、可靠、安全传输。随着控制规模不断扩大、控制对象日益增多，智能设备类型多样，对总线的安全性和可用性提出了更高的需求。在推行“国产”的大环境中，作为我国具有自主知识产权的总线——EPA总线从一系列总线中脱颖而出，然而，从可用性考虑，EPA总线还存在较大的提升空间。目前的EPA总线的应用基本上还局限于EPA内部设备通信，与其他协议互不相通。

针对上述问题，现有技术中有申请号为CN110943899A和CN106685735A针对EPA总线进行改进。专利CN110943899A中对EPA协议报文作了改动，在EPA报文中插入了TSN识别字段，使其与TSN报文进行互通。专利CN106685735A主要是在基于EPA标准的协议上增加了非RTE通信阶段，其中在RTE周期阶段、RTE非周期阶段内与其链接关系下的EPA主控端或EPA从动端之间按各自的通信槽时间长度进行EPA报文数据通信，在非RTE通信阶段内用于发送或接收EPA报文或普通以太网报文；然而非EPA报文只能在固定的时间进行发送，且存在发送优先级较低。

因此，亟需一种EPA调度装置，不仅实现了与多种协议互通互联，而且既不改变原EPA标准通信报文，也保证了EPA报文及非EPA协议报文的实时性。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种多协议兼容的EPA调度方法及装置，以解决EPA总线兼容性不足的技术问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种多协议兼容的EPA调度方法，配置于多协议兼容的EPA调度装置，包括如下步骤：

由应用层模块向EPA调度装置的EPA协议栈输送EPA应用数据，由应用层模块向EPA调度装置的非EPA通道传输非EPA应用数据；

对EPA应用数据和/或非EPA应用数据进行封装打包、缓存后给出请求发送报文至EPA调度装置的发送管理模块；

根据预先设置的参数配置对EPA应用数据和/或非EPA应用数据进行调度发送。

进一步优选地，在应用层输送数据之前还包括对EPA调度装置进行参数配置，配置参数包括EPA协议的基本参数：宏周期、周期时间、非周期时间和发送时间偏移，以及多协议兼容相关的配置参数表，配置参数表中包括协议类型、报文类型和报文优先级。

其中，根据预先设置的参数配置对EPA应用数据和/或非EPA应用数据进行调度发送具体包括如下步骤：

根据请求发送报文的协议和报文类型，确定EPA应用数据和/或非EPA应用数据的调度优先级，优先发送优先级高的报文，后发送优先级低的报文；其中，优先级高的报文可中断相对优先级低的报文发送，待高优先级报文发送完毕后，对低优先级的报文重传发送。

进一步优选地，还包括如下步骤：从外部网络接收报文，并对报文的协议进行判断并转发，将EPA报文转入EPA协议栈进行接收处理，将非EPA报文转入非EPA通道进行接收处理，而后接收处理后的应用数据送往应用层模块作进一步处理。

一种多协议兼容的EPA调度装置，应用有如上述的多协议兼容的EPA调度方法，包括应用层模块、EPA协议栈、非EPA通道和发送管理模块；

应用层模块分别与EPA协议栈和非EPA通道信号连接，用于向EPA协议栈输送EPA应用数据，或是向非EPA通道传输非EPA应用数据；

EPA协议栈用于对EPA应用数据进行封装打包、缓存后给出请求发送报文至发送管理模块；

非EPA通道用于对非EPA应用数据进行封装打包、缓存后给出请求发送报文至发送管理模块；

发送管理模块经以太网接口与外部其他装置信号连接，用于根据请求发送报文的协议和报文类型，确定EPA应用数据和/或非EPA应用数据的调度优先级，优先发送优先级高的报文，后发送优先级低的报文；其中，优先级高的报文可中断相对优先级低的报文发送，待高优先级报文发送完毕后，对低优先级的报文重传发送。

进一步优选地，还包括组态配置寄存器，组态配置寄存器用于从外部上位机获取配置参数，配置参数包括EPA协议的基本参数：宏周期、周期时间、非周期时间和发送时间偏移，以及多协议兼容相关的配置参数表，配置参数表中包括协议类型、报文类型和报文优先级。

进一步优选地，还包括接收管理模块，接收管理模块经以太网接口与外部网络信号连接，并分别与EPA协议栈和非EPA通道信号连接，用于从外部网络接收报文，并对报文的协议进行判断并转发，将EPA报文转入EPA协议栈进行接收处理，将非EPA报文转入非EPA通道进行接收处理，而后接收处理后的应用数据送往应用层模块作进一步处理。

其中，EPA应用数据采用EPA报文，EPA报文包括周期报文、同步报文和非周期报文，由EPA报文的第14字节进行区分。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明设置有组态配置寄存器，其设有配置端口与外部控制器连接，配置端口可以是以太网口、PCIE接口、串行接口等，PC机或者其他主控制器通过配置端口对EPA调度装置进行协议类型、报文类型以及优先级配置。

本发明的EPA协议栈按照EPA标准协议实现或者移植，不作协议上的改动。

本发明支持EPA协议传输的同时，也支持不同协议的数据报文在一个网络内进行传输，且不会产生数据冲突。

本发明的所有协议报文参与实时调度，报文优先级高的先发送，优先级低的后发送。其中优先级高的可以打断优先级低的报文发送，待高优先级报文发送完毕后，低优先级报文重传发送。不同协议报文的优先级可根据实际应用场合进行灵活配置。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明的一种多协议兼容的EPA调度方法的步骤流程图；

图2为本发明的一种多协议兼容的EPA调度装置的结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种多协议兼容的EPA调度方法及装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例1

参看图2，本实施例基于FPGA芯片，实现如图2所示的一种多协议兼容的EPA调度装置，装置具体包括应用层模块、EPA协议栈、非EPA通道、发送管理模块、组态配置寄存器和接收管理模块。另外，本实施例共设有三种接口，分别为配置端口、以太网通信接口以及应用层访问接口。其中，配置端口用于上位机对本实施例进行参数配置，配置端口可以是以太网口、PCI E接口、串行接口等；以太网通信接口用于本实施例与其他装置进行数据互通，应用层访问接口则负责协议应用层模块中数据的传输。

现对本实施例的各单元进行说明，应用层模块通过应用层访问接口分别与EPA协议栈和非EPA通道信号连接，可向EPA协议栈输送EPA应用数据，或是向非EPA通道传输非EPA应用数据。同时，也可以从EPA协议栈接收EPA应用数据或是从非EPA通道接收非EPA应用数据。EPA协议栈用于对接收的EPA应用数据进行封装打包、缓存后给出请求发送报文至发送管理模块。EPA协议栈按照EPA标准协议实现或者移植，不作协议上的改动。非EPA通道则用于对非EPA应用数据进行封装打包、缓存后给出请求发送报文至发送管理模块。

发送管理模块通过以太网接口与外部其他装置信号连接，根据请求发送报文的协议和报文类型，确定EPA应用数据和/或非EPA应用数据的调度优先级，优先发送优先级高的报文，后发送优先级低的报文。进一步地，优先级高的报文可中断相对优先级低的报文发送，待高优先级报文发送完毕后，再让低优先级的报文重传发送。

组态配置寄存器通过配置端口从外部的上位机获取配置参数，其中，上位机可以是PC机或者其他主控制器。配置参数包括以参数表作为载体的EPA协议的基本参数：宏周期、周期时间、非周期时间和发送时间偏移，以及多协议兼容的外部协议参数，同样以参数表作为载体，其内包括协议类型、报文类型和报文优先级。

接收管理模块，接收管理模块经以太网接口与外部网络连接，并分别与EPA协议栈和非EPA通道信号连接，用于经网络从外部其他装置接收报文，并对报文的协议进行判断并转发，将EPA报文转入EPA协议栈进行接收处理，将非EPA报文转入非EPA通道进行接收处理，而后接收处理后的应用数据送往应用层模块作进一步处理。

在本实施例中，网络中连入3类通信协议，分别是EPA协议、EtherCat协议以及普通以太网协议。EPA协议号为0x8907，EtherCat协议号为0x88A4，IP报文协议号为0x0800。EPA报文有三种类型，由报文中的第14字节区分，分别为0x10(周期报文)、0x20(同步报文)和0x30(非周期报文)；普通以太网报文列举了两种I P报文，由报文中第15字节区分，分别为0x00(icmp)、0x10(udp)。如下表所示：

实施例2

参看图1，本实施例提供一种多协议兼容的EPA调度方法，配置于如实施例1的一种多协议兼容的EPA调度装置，其实施过程为如下步骤：

对EPA调度装置上电后，上位机通过配置端口对EPA调度装置进行参数配置，配置参数包括EPA协议的基本参数，如宏周期、周期时间、非周期时间、发送时间偏移等。配置参数还包括了多协议兼容相关的配置参数表，如协议类型、报文类型以及报文优先级。

配置完成后，装置即进入正常工作状态。

进入发送阶段，应用层模块传输EPA应用数据进入EPA协议栈进行封装打包、缓存，根据EPA协议到达发送偏移时间就触发发送请求。应用层模块还传输非EPA应用数据进入到非EPA通道进行封装打包、缓存，并给出发送请求。

待发送管理模块在接收到发送请求后，根据配置表进行调度发送。模块根据请求发送报文的协议和报文类型，确定当前报文的调度优先级。优先级高的先发送，优先级低的后发送。其中优先级高的可以打断优先级低的报文发送，待高优先级报文发送完毕后，低优先级报文重传发送。在该实例中，为了保障EPA报文调度的实时性以及设备同步的精确性，将EPA的周期报文和同步报文优先级设为最高。因周期报文和同步报文分别在周期时间和非周期时间发送，不存在同时发送的可能，故两种报文虽然优先级一样，并不会发生抢占的情况。

最后，接收管理模块能从网络中接收报文，根据报文协议判断转发，EPA报文转入EPA协议栈进行接收处理，非EPA报文转入非EPA通道进行接收处理。接收处理后的应用数据送往应用层模块作进一步处理。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。