一種通訊控制方法及通訊裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通訊控制方法及通訊裝置，包括終端模塊、以太網(wǎng)、從站、控制模塊和主站；所述終端模塊用于發(fā)出指令、數(shù)據(jù)計算處理、信息識別以及數(shù)據(jù)交互，負責(zé)動態(tài)收集整理用戶的相關(guān)實時信息，并將這些信息通過以太網(wǎng)傳遞；終端模塊內(nèi)設(shè)有硬件人機接口裝置、軟件人機接口裝置和運算控制單元主控板模塊，其中硬件人機接口裝置、軟件人機接口裝置用于發(fā)出指令、操作并查看結(jié)果，運算控制單元主控板模塊用于通過應(yīng)用程序模塊處理數(shù)據(jù)、輸入/輸出數(shù)據(jù)，并控制硬件人機接口裝置、軟件人機接口裝置；本發(fā)明使用方便，實現(xiàn)EtherCAT通訊功能以及專用功能，避免出現(xiàn)信號的干擾和衰減，提高了控制精度和可靠性。
【專利說明】一種通訊控制方法及通訊裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一通訊領(lǐng)域，具體是一種通訊控制方法及通訊裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]由于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)伺服系統(tǒng)成為目前伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。把網(wǎng)路引入伺服控制系統(tǒng)，在控制器和伺服驅(qū)動器之間通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信，使控制器和驅(qū)動器之間數(shù)據(jù)傳輸在速度和可靠性方面大大的提高，同時也提供了精確的多軸同步功能。但目前由于一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用，無網(wǎng)絡(luò)接口的伺服系統(tǒng)仍被某些行業(yè)所使用。無網(wǎng)絡(luò)接口伺服系統(tǒng)通過脈沖+方向或模擬信號方式在上位機(主站)和伺服驅(qū)動器(從站側(cè))之間進行通信，其控制靈活，開放性強，在很多工業(yè)控制系統(tǒng)中，采用無網(wǎng)絡(luò)接口伺服系統(tǒng)位置控制方式即脈沖+方向的控制方式實現(xiàn)。但當(dāng)上位控制器與伺服驅(qū)動器距離較遠時，會出現(xiàn)信號的干擾和衰減等問題，降低了控制精度和可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種通訊控制方法及通訊裝置，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種通訊控制方法及通訊裝置，包括終端模塊、以太網(wǎng)、從站、控制模塊和主站；所述終端模塊用于發(fā)出指令、數(shù)據(jù)計算處理、信息識別以及數(shù)據(jù)交互，負責(zé)動態(tài)收集整理用戶的相關(guān)實時信息，并將這些信息通過以太網(wǎng)傳遞；終端模塊內(nèi)設(shè)有硬件人機接口裝置、軟件人機接口裝置和運算控制單元主控板模塊，其中硬件人機接口裝置、軟件人機接口裝置用于發(fā)出指令、操作并查看結(jié)果，運算控制單元主控板模塊用于通過應(yīng)用程序模塊處理數(shù)據(jù)、輸入/輸出數(shù)據(jù)，并控制硬件人機接口裝置、軟件人機接口裝置；所述終端模塊通過以太網(wǎng)讀取/寫入數(shù)據(jù)或信號，遠程連接控制模塊；控制模塊包括通訊控制器；所述通訊控制器及使用該通訊控制器的控制系統(tǒng)采用EtherCAT協(xié)議進行通訊；通訊控制器應(yīng)用于主從模式的控制系統(tǒng)，并設(shè)置在控制系統(tǒng)的從站上，作為從站進行通訊的專用硬件；通訊控制器包括通訊板、FPGA控制板和SPI接口，其中，通訊板通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口與主站進行通訊，且通訊板與FPGA控制板之間通過SPI接口連接，F(xiàn)PGA控制板與從站設(shè)備連接；所述通訊板中集成有EtherCAT通訊程序，通訊板采用FB1111-0141板，通訊板在主站掃描到從站設(shè)備對從站進行初始化時，將設(shè)備描述文檔存儲到從站的EEPROM中去；FPGA控制板中集成有基于PC的本身配置的IP核，并通過接口(Altera或Xilinx接口)與其內(nèi)的軟核處理器進行通訊，且FPGA控制板物理接口和內(nèi)部功能可調(diào)。
[0005]作為本發(fā)明進一步的方案:所述硬件人機接口裝置包括顯示屏、物理按鍵以及中斷響應(yīng)器顯示屏設(shè)置為觸摸屏；軟件人機接口裝置負責(zé)動態(tài)收集整理用戶的相關(guān)實時信息、數(shù)據(jù)計算處理、信息識別以及數(shù)據(jù)交互等方面。
[0006]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述運算控制單元主控板模塊包括調(diào)制解調(diào)器、A/D信號轉(zhuǎn)換處理器和D/A信號轉(zhuǎn)換處理器，運算控制單元主控板模塊用于轉(zhuǎn)換處理信號，具有軟件人機接口裝置使用的內(nèi)嵌操作系統(tǒng)，在內(nèi)嵌的操作系統(tǒng)上安裝并執(zhí)行相應(yīng)指令的應(yīng)用程序，其中的應(yīng)用程序是使用嵌入系統(tǒng)編程開發(fā)語言C/C++編寫并經(jīng)過平臺編譯器編譯的特定二進制程序，并調(diào)配終端模塊的軟件資源、硬件資源，簡化用戶指令，識別用戶發(fā)出的相應(yīng)指令。
[0007]作為本發(fā)明再進一步的方案；所述主站作為上位機，主站裝設(shè)有實現(xiàn)EtherCAT協(xié)議的通訊軟件(TwinCAT);通訊板將由FPGA控制板收集的從站的狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報名中；通訊板完成讀取和寫入之后，從站與主站完成數(shù)據(jù)交換，下行數(shù)據(jù)幀繼續(xù)下行到達下一個從站，由下一個從站的通訊控制器完成上述操作，直到最后一個從站，最后一個從站通訊控制器完成操作后，最后一個從站將下行數(shù)據(jù)幀變?yōu)樯闲袛?shù)據(jù)幀，通過各個從站返回到主站，主站對返回的上行數(shù)據(jù)幀進行處理，主站與從站之間完成一次通訊。
[0008]作為本發(fā)明再進一步的方案；所述主站產(chǎn)生EherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)幀，并將對從站的控制命令寫入數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中，控制所述數(shù)據(jù)幀在整個系統(tǒng)中循環(huán)。
[0009]作為本發(fā)明再進一步的方案；所述主站產(chǎn)生下行數(shù)據(jù)幀到達從站時，通訊板接收下行數(shù)據(jù)幀并讀取規(guī)定報文中主站對從站的控制命令，交于FPGA控制板對控制命令進行解析處理，通訊板還將由FPGA控制板收集的從站的狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:中斷響應(yīng)器能保證物理按鍵的操作在第一時間被處理，使用方便，其作為對物理按鍵的輔助可以向用戶提供更多詳細的動態(tài)信息；通訊板集成有EtherCAT通訊程序，實現(xiàn)EtherCAT通訊功能以及專用功能，從而使得主站與從站側(cè)距離較遠時，避免出現(xiàn)信號的干擾和衰減，提高了控制精度和可靠性；當(dāng)主站產(chǎn)生和控制EtherCAT協(xié)議下行數(shù)據(jù)幀在整個系統(tǒng)中循環(huán)時，主站產(chǎn)生下行數(shù)據(jù)幀，并將對各個從站的控制命令寫在下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中，當(dāng)下行數(shù)據(jù)幀到達從站時，由于通訊控制器的通訊板中集成有EtherCAT通訊程序，使通訊控制器能夠?qū)therCAT協(xié)議的下行數(shù)據(jù)幀進行支持和處理，實現(xiàn)EtherCAT通訊功能以及專用功能；具體的，通訊板接收該下行數(shù)據(jù)幀并讀取規(guī)定報文中主站對該從站的控制命令，交于FPGA控制板2對控制命令進行解析處理，F(xiàn)PGA控制板2在FPGA里實現(xiàn)對象字典的配置，可根據(jù)用戶需要，隨時修改參數(shù)，相較傳統(tǒng)采用MCU與主站控制板相連接的方式，具有很強的靈活性，不需要針對用戶支持的每一種協(xié)議改變硬件和配置，傳輸速度快。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為通訊控制方法及通訊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為通訊控制方法及通訊裝置中通訊控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為通訊控制方法及通訊裝置中SPI接口結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0015]請參閱圖1?3，本發(fā)明實施例中，一種通訊控制方法及通訊裝置，包括終端模塊
1、以太網(wǎng)5、從站8、控制模塊6和主站9 ;所述終端模塊I用于發(fā)出指令、數(shù)據(jù)計算處理、信息識別以及數(shù)據(jù)交互，負責(zé)動態(tài)收集整理用戶的相關(guān)實時信息，并將這些信息通過以太網(wǎng)5傳遞；終端模塊I內(nèi)設(shè)有硬件人機接口裝置2、軟件人機接口裝置3和運算控制單元主控板模塊4，其中硬件人機接口裝置2、軟件人機接口裝置3用于發(fā)出指令、操作并查看結(jié)果，運算控制單元主控板模塊4用于通過應(yīng)用程序模塊處理數(shù)據(jù)、輸入/輸出數(shù)據(jù)，并控制硬件人機接口裝置2、軟件人機接口裝置3;硬件人機接口裝置2包括顯示屏、物理按鍵以及中斷響應(yīng)器，物理按鍵提供用戶最常用的操作，使用方便，中斷響應(yīng)器能保證物理按鍵的操作在第一時間被處理，顯示屏設(shè)置為觸摸屏，其作為對物理按鍵的輔助可以向用戶提供更多詳細的動態(tài)信息；軟件人機接口裝置3負責(zé)動態(tài)收集整理用戶的相關(guān)實時信息、數(shù)據(jù)計算處理、信息識別以及數(shù)據(jù)交互等方面；運算控制單元主控板模塊4包括調(diào)制解調(diào)器、A/D信號轉(zhuǎn)換處理器和D/A信號轉(zhuǎn)換處理器，運算控制單元主控板模塊4用于轉(zhuǎn)換處理信號，具有軟件人機接口裝置3使用的內(nèi)嵌操作系統(tǒng)，在內(nèi)嵌的操作系統(tǒng)上安裝并執(zhí)行相應(yīng)指令的應(yīng)用程序，其中的應(yīng)用程序是使用嵌入系統(tǒng)編程開發(fā)語言C/C++編寫并經(jīng)過平臺編譯器編譯的特定二進制程序，并調(diào)配終端模塊的軟件資源、硬件資源，簡化用戶指令，識別用戶發(fā)出的相應(yīng)指令；所述終端模塊I通過以太網(wǎng)5讀取/寫入數(shù)據(jù)或信號，遠程連接控制模塊6 ;控制模塊6包括通訊控制器7 ;所述通訊控制器7及使用該通訊控制器7的控制系統(tǒng)采用EtherCAT協(xié)議進行通訊，通訊板7集成有EtherCAT通訊程序，實現(xiàn)EtherCAT通訊功能以及專用功能，從而使得主站9與從站8側(cè)距離較遠時，避免出現(xiàn)信號的干擾和衰減，提高了控制精度和可靠性；通訊控制器7應(yīng)用于主從模式的控制系統(tǒng)(通訊控制器7除適用主從模式模式外，還適用于主站9與主站9的通訊)，并設(shè)置在控制系統(tǒng)的從站8上，作為從站8進行通訊的專用硬件；通訊控制器7包括通訊板71、FPGA控制板72和SPI接口 73，其中，通訊板71通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口與主站9進行通訊，且通訊板71與FPGA控制板之間通過SPI接口 73連接，F(xiàn)PGA控制板與從站8設(shè)備連接；所述通訊板71中集成有EtherCAT通訊程序，通訊板71采用FB1111-0141板，通訊板71在主站9掃描到從站8設(shè)備對從站8進行初始化時，將設(shè)備描述文檔存儲到從站8的EEPROM中去；FPGA控制板72中集成有基于PC的本身配置的IP核，并通過接口(Altera或Xilinx接口)與其內(nèi)的軟核處理器進行通訊，且FPGA控制板72物理接口和內(nèi)部功能可調(diào)；所述主站9作為上位機，主站9裝設(shè)有實現(xiàn)EtherCAT協(xié)議的通訊軟件(TwinCAT)，當(dāng)主站9產(chǎn)生和控制EtherCAT協(xié)議下行數(shù)據(jù)幀在整個系統(tǒng)中循環(huán)時，主站9產(chǎn)生下行數(shù)據(jù)幀，并將對各個從站8的控制命令寫在下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中，當(dāng)下行數(shù)據(jù)幀到達從站8時，由于通訊控制器7的通訊板71中集成有EtherCAT通訊程序，使通訊控制器7能夠?qū)therCAT協(xié)議的下行數(shù)據(jù)幀進行支持和處理，實現(xiàn)EtherCAT通訊功能以及專用功能；具體的，通訊板71接收該下行數(shù)據(jù)幀并讀取規(guī)定報文中主站9對該從站8的控制命令，交于FPGA控制板72對控制命令進行解析處理，F(xiàn)PGA控制板72在FPGA里實現(xiàn)對象字典的配置，可根據(jù)用戶需要，隨時修改參數(shù)，(相較傳統(tǒng)采用MCU與主站9控制板相連接的方式，具有很強的靈活性，不需要針對用戶支持的每一種協(xié)議改變硬件和配置，傳輸速度快)；通訊板71將由FPGA控制板72收集的從站8的狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報名中；通訊板71完成讀取和寫入之后，從站8與主站9完成數(shù)據(jù)交換，下行數(shù)據(jù)幀繼續(xù)下行到達下一個從站82，由下一個從站82的通訊控制器完成上述操作，直到最后一個從站8，最后一個從站8通訊控制器完成操作后，最后一個從站8將下行數(shù)據(jù)幀變?yōu)樯闲袛?shù)據(jù)幀，通過各個從站8返回到主站9，主站9對返回的上行數(shù)據(jù)幀進行處理，主站9與從站8之間完成一次通訊；主站9產(chǎn)生EherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)幀，并將對從站的控制命令寫入數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中，控制所述數(shù)據(jù)幀在整個系統(tǒng)中循環(huán)，且主站9產(chǎn)生下行數(shù)據(jù)幀到達從站8時，通訊板71接收下行數(shù)據(jù)幀并讀取規(guī)定報文中主站9對從站8的控制命令，交于FPGA控制板對控制命令進行解析處理，通訊板71還將由FPGA控制板收集的從站8的狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中。
[0016]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0017]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種通訊控制方法及通訊裝置，包括終端模塊(1)、以太網(wǎng)(5)、從站(8)、控制模塊(6)和主站(9);其特征在于，所述終端模塊(I)用于發(fā)出指令、數(shù)據(jù)計算處理、信息識別以及數(shù)據(jù)交互，負責(zé)動態(tài)收集整理用戶的相關(guān)實時信息，并將這些信息通過以太網(wǎng)(5)傳遞；終端模塊(I)內(nèi)設(shè)有硬件人機接口裝置(2 )、軟件人機接口裝置(3 )和運算控制單元主控板模塊(4)，其中硬件人機接口裝置(2)、軟件人機接口裝置(3)用于發(fā)出指令、操作并查看結(jié)果，運算控制單元主控板模塊(4)用于通過應(yīng)用程序模塊處理數(shù)據(jù)、輸入/輸出數(shù)據(jù)，并控制硬件人機接口裝置(2 )、軟件人機接口裝置(3 );所述終端模塊(I)通過以太網(wǎng)(5)讀取/寫入數(shù)據(jù)或信號，遠程連接控制模塊(6);控制模塊(6)包括通訊控制器(7);所述通訊控制器(7)及使用該通訊控制器(7)的控制系統(tǒng)采用EtherCAT協(xié)議進行通訊；通訊控制器(7)應(yīng)用于主從模式的控制系統(tǒng)，并設(shè)置在控制系統(tǒng)的從站(8)上，作為從站(8)進行通訊的專用硬件；通訊控制器(7 )包括通訊板(71)、FPGA控制板(72 )和SPI接口( 73 )，其中，通訊板(71)通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口與主站(9)進行通訊，且通訊板(71)與FPGA控制板之間通過SPI接口(73)連接，F(xiàn)PGA控制板與從站(8)設(shè)備連接；所述通訊板(71)中集成有EtherCAT通訊程序，通訊板(71)采用FB1111-0141板，通訊板(71)在主站(9 )掃描到從站(8 )設(shè)備對從站(8)進行初始化時，將設(shè)備描述文檔存儲到從站(8)的EEPROM中去；FPGA控制板(72)中集成有基于PC的本身配置的IP核，并通過接口(Altera或Xilinx接口)與其內(nèi)的軟核處理器進行通訊，且FPGA控制板(72 )物理接口和內(nèi)部功能可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求(I)所述的通訊控制方法及通訊裝置，其特征在于，所述硬件人機接口裝置(2)包括顯示屏、物理按鍵以及中斷響應(yīng)器顯示屏設(shè)置為觸摸屏；軟件人機接口裝置(3)負責(zé)動態(tài)收集整理用戶的相關(guān)實時信息、數(shù)據(jù)計算處理、信息識別以及數(shù)據(jù)交互等方面。
3.根據(jù)權(quán)利要求(I)所述的通訊控制方法及通訊裝置，其特征在于，所述運算控制單元主控板模塊(4)包括調(diào)制解調(diào)器、A/D信號轉(zhuǎn)換處理器和D/A信號轉(zhuǎn)換處理器，運算控制單元主控板模塊(4)用于轉(zhuǎn)換處理信號，具有軟件人機接口裝置(3)使用的內(nèi)嵌操作系統(tǒng)，在內(nèi)嵌的操作系統(tǒng)上安裝并執(zhí)行相應(yīng)指令的應(yīng)用程序，其中的應(yīng)用程序是使用嵌入系統(tǒng)編程開發(fā)語言C/C++編寫并經(jīng)過平臺編譯器編譯的特定二進制程序，并調(diào)配終端模塊的軟件資源、硬件資源，簡化用戶指令，識別用戶發(fā)出的相應(yīng)指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求(I)所述的通訊控制方法及通訊裝置，其特征在于，所述主站(9)作為上位機，主站(9)裝設(shè)有實現(xiàn)EtherCAT協(xié)議的通訊軟件(TwinCAT);通訊板(71)將由FPGA控制板(72)收集的從站(8)的狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報名中；通訊板(71)完成讀取和寫入之后，從站(8)與主站(9)完成數(shù)據(jù)交換，下行數(shù)據(jù)幀繼續(xù)下行到達下一個從站(8)，由下一個從站(8)的通訊控制器完成上述操作，直到最后一個從站(8)，最后一個從站(8)通訊控制器完成操作后，最后一個從站(8)將下行數(shù)據(jù)幀變?yōu)樯闲袛?shù)據(jù)幀，通過各個從站(8)返回到主站(9)，主站(9)對返回的上行數(shù)據(jù)幀進行處理，主站(9)與從站(8)之間完成一次通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求(I)所述的通訊控制方法及通訊裝置，其特征在于，所述主站(9)產(chǎn)生EherCAT協(xié)議數(shù)據(jù)幀，并將對從站的控制命令寫入數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中，控制所述數(shù)據(jù)幀在整個系統(tǒng)中循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求(I)所述的通訊控制方法及通訊裝置，其特征在于，所述主站(9)產(chǎn)生下行數(shù)據(jù)幀到達從站(8)時，通訊板(71)接收下行數(shù)據(jù)幀并讀取規(guī)定報文中主站(9)對從站(8 )的控制命令，交于FPGA控制板對控制命令進行解析處理，通訊板(71)還將由FPGA控制板收集的從站(8)的狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入下行數(shù)據(jù)幀規(guī)定報文中。
【文檔編號】G05B19/042GK104460437SQ201410646063
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】克新文 申請人:昆明豫云通信技術(shù)有限公司