一种基于以太网协议的通信网关

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，具体涉及一种基于以太网协议的通信网关。

背景技术

随着工业自动化的快速发展，现场总线技术被广泛运用，EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构现场总线系统，由于以太网传输带宽大，距离长等优点，EtherCAT被广泛运用在工业自动化中。

在工业自动化系统中可能存在多种多样的设备，不同的设备可能存在不同的通信协议，如何在以太网构架下实现不同通信协议之间相互通信成为了一个重要课题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于实现在以太网构架下，不同通信协议之间的相互通信，从而提供一种基于以太网协议的通信网关。

根据第一方面，本实施例提供一种基于以太网协议的通信网关，包括：以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器，分别用于收发对应协议的协议数据；多个第一存储器，分别与所述以太网协议从收发器、第一协议从收发器，用于对接收到的协议数据进行存储；RISC中央控制器，用于将接收到的任一类型的协议数据进行转换为其他类型的协议数据。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述基于以太网协议的通信网关，还包括数据处理器，分别与以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器连接，用于对接收到协议数据进行处理，得到协议数据帧，将所述协议数据帧传输给所述RISC中央控制器。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述基于以太网协议的通信网关，还包括：第二存储器，与所述RISC中央控制器连接。

结合第一方面及第一方面任一实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述基于以太网协议的通信网关，还包括：电源模块，用于对所述以太网协议主收发器、所述以太网协议从收发器、所述第一协议主收发器、所述第一协议从收发器、所述第一存储器、所述第二存储器、所述数据处理器以及所述RISC中央控制器进行供电。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述第一存储器包括随机存取存储器。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述第一协议主收发器、第一协议从收发器所收发的协议包括：CAN总线协议、RS232协议、RS485协议。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供了一种基于以太网协议的通信网关，通过以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器、多个第一存储器以及RISC中央控制器实现了工业自动化控制中，在以太网构架下不同设备，不同通信协议之间的相互通信，并且由于各个与主收发器对应的从收发器的设置，提高了不同通信协议之间数据传输的可靠性。

2.本发明提供的一种基于以太网协议的通信网关，利用数据处理器对数据进行数据帧格式转换，数据帧包含帧头和帧尾，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等，能够提高数据传输的安全性以及降低传输误差。

3.本发明提供的基于以太网协议的通信网关，通过与RISC中央控制器连接的第二存储器实现了当RISC中央控制器无法快速处理协议数据时，对协议数据进行缓存，能够解决传输的处理协议数据过多，导致协议数据丢帧的问题，从而提高了协议数据传输过程的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例中基于以太网协议的通信网关的一个具体示例图；

图2为本发明实施例中基于以太网协议的通信网关的一个具体示例图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种基于以太网协议的通信网关，如图1所示，包括：

以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器、多个第一存储器、RISC中央控制器。以太网协议主收发器用于正常状态下以太网协议数据的发送与接收，并将收发的EtherCAT数据转换为符合以太网总线物理层规定的电信号，同时能够实现协议控制电路的隔离保护；以太网协议从收发器用于当以太网协议主收发器故障的情况下，代替完成以太网协议主收发器的工作；第一协议主收发器用于正常状态下其他类型协议数据的发送与接收，并将收发的数据转换为符合第一协议对应的物理层规定的电信号，同时能够实现协议控制电路的隔离保护；第一协议从收发器，用于当第一协议主收发器故障的情况下，代替完成第一协议主收发器的工作；多个第一存储器，分别与以太网协议从收发器、第一协议从收发器相连，用于对接收到的对应协议数据进行存储；RISC中央控制器，用于将接收到的任一类型的协议数据转换为其他类型的协议数据。

示例性地，其不同通信协议转换的具体过程，可以描述为：RISC中央控制器向目标主收发器发送数据请求指令，数据请求指令包含需要转换的协议数据类型、需要转换的协议数据来源地址以及转换后协议数据的目的地址，目标主收发器为以太网协议主收发器、第一协议主收发器中任意一种。

作为本实施例一种可选的实施方式，第一协议主收发器、第一协议从收发器所收发的协议包括：CAN总线协议、RS232协议、RS485协议中的任意一种或者多种。即表明第一协议主/从收发器可以是CAN总线协议主/从收发器、RS232协议主/从收发器、RS485协议主/从收发器中的任意一种或者多种。本实施例对第一协议主收发器、第一协议从收发器所收发的协议进行了具体扩展，有利于工业自动化系统中不同的设备不同的通信协议之间的相互转换。

本实施例以目标主收发器为CAN总线协议主收发器为例进行说明，当需要将CAN总线协议转换为以太网协议时，RISC中央控制器在目标时长内接收到CAN总线协议主收发器上传的CAN总线协议数据时，将接收到的CAN总线协议数据经过逻辑运算转换为以太网协议数据，并将转换后的以太网协议数据发送至以太网协议主收发器以及与太网协议主收发器对应的太网协议从收发器连接的第一存储器。。

当RISC中央控制器在目标时长内未接收到CAN总线协议主收发器上传的CAN总线协议数据时，目标时长可以是0.005秒，表示CAN总线协议主收发器出现故障时，向与CAN总线协议主收发器对应的CAN总线协议从收发器发送数据请求指令，此前，CAN总线协议从收发器与CAN总线协议主收发器已同时接收目标CAN总线协议数据，CAN总线协议从收发器将接收到的CAN总线协议数据存储至对应的第一存储器，当CAN总线协议从收发器接收到发送数据请求指令时，发送对应的第一存储器中的CAN总线协议数据至RISC中央控制器，将接收到的CAN总线协议数据经过逻辑运算转换为以太网协议数据，并将转换后的以太网协议数据发送至以太网协议主收发器以及与太网协议主收发器对应的太网协议从收发器连接的第一存储器。当以太网协议主收发器发生故障时，以太网协议从收接收对应的第一存储器中存储的以太网协议数据。

本实施例对目标时长不做限定，本领域技术人员可以按照需要确定。

本发明提供的基于以太网协议的通信网关，通过以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器、多个第一存储器以及RISC中央控制器实现了在工业自动化控制中，在以太网构架下不同设备，不同通信协议之间的相互通信，并且由于各个与主收发器对应的从收发器的设置，提高了不同通信协议之间数据传输的可靠性。

作为本实施例一种可选的实施方式，如图2所示，基于以太网协议的通信网关还包括：数据处理器，分别与以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器连接，用于对接收到协议数据进行处理，得到协议数据帧，将协议数据帧传输给RISC中央控制器。

示例性地，数据处理器主要是对以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器发送的数据进行数据的发送或接收、编码或解码数据帧。

以将以太网协议数据转换为CAN总线协议数据为例，以太网协议收发器接收到以太网协议数据后，将以太网协议数据发送至数据处理器，数据处理器将以太网协议数据编码为以太网协议数据帧格式，数据处理器将以太网协议数据帧发送至RISC中央控制器，RISC中央控制器按照数据请求指令将以太网协议数据帧转换为CAN总线协议数据帧并发送至与CAN总线协议收发器对应的数据处理器，数据处理器将CAN总线协议数据帧解码为CAN总线协议数据，以供CAN总线协议收发器接收。本实施例对数据处理器处理的数据协议类型不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定。

本发明提供的一种基于以太网协议的通信网关，利用数据处理器对数据进行数据帧格式转换，数据帧包含帧头和帧尾，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等，能够提高数据传输的安全性以及降低传输误差。

作为本实施例一种可选的实施方式，如图2所示，基于以太网协议的通信网关还包括：第二存储器，与RISC中央控制器连接。

示例性地，第二存储器可以存储处理程序、数据、配置信息，其中，存储处理程序的存储器由非易失性闪存或非易失铁电存储器组成，用于永久保存应用程序；存储数据的存储器由同步动态随机访问存储器组成，用于代码运行时的内存分配以及实时数据的存储；存储配置信息的存储器由非易失铁电存储器组成，存储总线配置信息数据、用于配置信息数据以及需要永久保存的数据。本实施例对第二存储器的组成内容及方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定。

当传输大量不同协议数据，导致RISC中央控制器无法快速处理不同协议数据之间的转换时，第二存储器能够对实时数据进行缓存，当RISC中央控制器处理完当前的协议数据转换后，可以读取第二存储器中缓存的协议数据，进行协议数据之间的转换。

本实施例提供的基于以太网协议的通信网关，通过与RISC中央控制器连接的第二存储器实现了当RISC中央控制器无法快速处理协议数据时，对协议数据进行缓存，能够解决传输的处理协议数据过多，导致协议数据丢帧的问题，从而提高了协议数据传输过程的可靠性。

作为本实施例一种可选的实施方式，如图2所示，基于以太网协议的通信网关还包括：电源模块，用于对以太网协议主收发器、以太网协议从收发器、第一协议主收发器、第一协议从收发器、第一存储器、第二存储器、数据处理器以及RISC中央控制器进行供电。

作为本实施例一种可选的实施方式，第一存储器包括随机存取存储器(RAM)。第一存储器用于对接收到的对应协议数据进行存储，其存储协议数据的时长可以设置时间阈值，当超过该时间阈值，对第一存储器中的协议数据进行删除处理，保证第一存储器的可用容量，时间阈值可以是5分钟。当第一存储器是随机存取存储器时，能够满足掉电不丢失的条件，使得协议数据的传输与转换更加可靠。本实施例对时间阈值大小不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。