10接口模塊實現(xiàn)冗余供電，同時整個裝置的系統(tǒng)實現(xiàn)以太網(wǎng)的可靠連接。
[0022]如圖2所示，所述MCU控制模塊為兩個，且該兩個MCU控制模塊采用層疊式架構(gòu)，MCU控制模塊的內(nèi)部設(shè)置有實時操作系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)庫。采用此技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)各現(xiàn)場總線協(xié)議快速、高效的轉(zhuǎn)換，可以根據(jù)不同的10接口模塊，實現(xiàn)兩種以上的協(xié)議同時運行。
[0023]當然所述MCU控制模塊可以采用32位CPU (Central Processing Unit,中央處理器)，且在其兩側(cè)具有2個40pin接口。MCU控制模塊通過2個40pin接口可以與外部的并行總線、多路串行總線、雙網(wǎng)絡(luò)接口以及控制線連接。
[0024]在此方案中所述兩個MCU控制模塊設(shè)有CPLD邏輯控制單元(ComplexProgrammable Logic Device,復雜可編程邏輯器件),所有的CPLD邏輯控制單元采用同一根總線連接，通過CPLD邏輯控制單元實現(xiàn)多個MCU控制模塊之間控制權(quán)的有效競爭。
[0025]如圖5所示，所述MCU控制模塊之間的有效競爭邏輯為:所有的CPLD邏輯控制單元都設(shè)置有獲得主控制權(quán)模式和待機狀態(tài)模式；當CPLD邏輯控制單元處于獲得主控制權(quán)模式時，該CPLD邏輯控制單元輸出方波信號給總線；當CPLD邏輯控制單元處于待機狀態(tài)模式時，該CPLD邏輯控制單元無方波信號輸出，且CPLD邏輯控制單元在待機狀態(tài)會循環(huán)檢測總線的信號；如果CPLD邏輯控制單元檢測不到方波信號，則該CPLD邏輯控制單元對應(yīng)的MCU控制模塊獲得主控制權(quán)。
[0026]當MCU控制模塊發(fā)生故障時，比如發(fā)生電源故障、系統(tǒng)復位、CPU宕機、程序跑飛等情況時，則發(fā)生故障的MCU控制模塊對應(yīng)的CPLD邏輯控制單元停止方波信號輸出，允許其他MCU控制模塊接管。
[0027]所述的每個CPLD邏輯控制單元都預先設(shè)有工作優(yōu)先級，以決定其信號檢測的時間窗口。采用此技術(shù)方案可以優(yōu)先避免競爭時出現(xiàn)沖突。
[0028]通過CPLD邏輯控制單元控制MCU控制模塊的各信號引腳，獲得主控權(quán)的MCU控制模塊各信號引腳有效，而處于待機狀態(tài)的MCU控制模塊的各引腳則為高阻狀態(tài)；這樣，MCU控制模塊可以實現(xiàn)有效的層疊，實現(xiàn)靈活可靠的冗余特性。
[0029]當然我們的網(wǎng)關(guān)裝置的人機接口模塊都設(shè)有顯示運行信息和故障信息的顯示設(shè)備。
[0030]如圖6所示，主控狀態(tài)的MCU控制模塊中的各個總線協(xié)議棧完成對實時數(shù)據(jù)庫的操作；待機狀態(tài)的MCU模塊中的各個總線協(xié)議棧對數(shù)據(jù)庫不進行操作，其協(xié)議棧處于空閑狀態(tài)；但是主控狀態(tài)的MCU控制模塊中任何對實時數(shù)據(jù)庫的寫入操作都會同步到處于待機狀態(tài)的MCU控制模塊的實時數(shù)據(jù)庫中。
[0031 ] 如圖7所示，每個MCU控制模塊的以太網(wǎng)信號通過Mil/ RMII切換開關(guān)接口引出到底板(圖中未畫出)，通過總線開關(guān)陣列進行切換，主控MCU模塊連接位于底板上的以太網(wǎng)收發(fā)器(PHY);處于待機狀態(tài)的MCU模塊的以太網(wǎng)信號處于高阻狀態(tài)。當切換發(fā)生時，處于待機狀態(tài)的MCU模塊轉(zhuǎn)變?yōu)橹骺啬K，同時接管以太網(wǎng)收發(fā)器(PHY)單元。
[0032]這種方式可以有效減少網(wǎng)絡(luò)切換的事件，以太網(wǎng)收發(fā)器單元不需要重新檢測線路狀況；接管后處于主控制權(quán)狀態(tài)的MCU控制模塊甚至都不需要重新對以太網(wǎng)收發(fā)器(PHY)進行初始化。
[0033]在其它方案中，也可以如圖3所示:所述兩個MCU控制模塊采用平鋪方式，這種平鋪方式適合于接口模塊尺寸比較大的情況，一個網(wǎng)關(guān)裝置共用一個10接口模塊。
[0034]當然在其它方案中，還可以如圖4所示:所述MCU控制模塊為兩個，每個MCU控制模塊都各自對應(yīng)有一個10接口模塊和底板，兩個MCU控制模塊之間通過外部總線連接。
【主權(quán)項】
1.一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:其包括MCU控制模塊、10接口模塊、人機接口模塊、底板和電源模塊；通過系統(tǒng)總線將10接口模塊和MCU控制模塊連接，MCU控制模塊和人機接口模塊通過總線連接；電源模塊通過底板給MCU控制模塊、人機接口模塊和10接口模塊實現(xiàn)冗余供電，同時整個工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置用以太網(wǎng)進行連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述MCU控制模塊為兩個，且該兩個MCU控制模塊采用層疊式架構(gòu)，MCU控制模塊的內(nèi)部設(shè)置有實時操作系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)庫。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述MCU控制模塊采用32位CPU，且在其兩側(cè)具有2個40pin接口，MCU控制模塊通過2個40pin接口與外部的并行總線、多路串行總線、雙網(wǎng)絡(luò)接口以及控制線連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述兩個MCU控制模塊設(shè)有CPLD邏輯控制單元，所有的CPLD邏輯控制單元采用同一根總線連接，CPLD邏輯控制單元控制多個MCU控制模塊之間的有效競爭。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述MCU控制模塊之間的有效競爭邏輯為:所有的CPLD邏輯控制單元都設(shè)置有獲得主控制權(quán)模式和待機狀態(tài)模式；當CPLD邏輯控制單元處于獲得主控制權(quán)模式時，該CPLD邏輯控制單元輸出方波信號給總線；當CPLD邏輯控制單元處于待機狀態(tài)模式時，該CPLD邏輯控制單元無方波信號輸出，且CPLD邏輯控制單元在待機狀態(tài)會循環(huán)檢測總線的信號；如果CPLD邏輯控制單元檢測不到方波信號，則該CPLD邏輯控制單元對應(yīng)的MCU控制模塊獲得主控制權(quán)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述的每個CPLD邏輯控制單元都預先設(shè)有工作優(yōu)先級，預先設(shè)有的工作優(yōu)先級用以決定每個CPLD邏輯控制單元的信號檢測時間窗口。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述人機接口模塊設(shè)有顯示運行信息和故障信息的顯示設(shè)備。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述MCU控制模塊為兩個，且所述兩個MCU控制模塊采用平鋪方式。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:主控狀態(tài)的MCU控制模塊中的各個總線協(xié)議棧完成對實時數(shù)據(jù)庫的操作；待機狀態(tài)的MCU模塊中的各個總線協(xié)議棧對數(shù)據(jù)庫不進行操作，其協(xié)議棧處于空閑狀態(tài)；但是主控狀態(tài)的MCU控制模塊中任何對實時數(shù)據(jù)庫的寫入操作都會同步到處于待機狀態(tài)的MCU控制模塊的實時數(shù)據(jù)庫中。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于:所述的每個MCU控制模塊的以太網(wǎng)信號通過MII/RMII切換開關(guān)接口引出到底板，通過總線開關(guān)陣列進行切換，主控MCU模塊連接位于底板上的以太網(wǎng)收發(fā)器；處于待機狀態(tài)的MCU模塊的以太網(wǎng)信號處于高阻狀態(tài)，當切換發(fā)生時，處于待機狀態(tài)的MCU模塊轉(zhuǎn)變?yōu)橹骺啬K，同時接管以太網(wǎng)收發(fā)器單元。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置，其包括MCU控制模塊、IO接口模塊、人機接口模塊、底板和電源模塊；通過系統(tǒng)總線將IO接口模塊和MCU控制模塊連接，MCU控制模塊和人機接口模塊通過總線連接；電源模塊通過底板給MCU控制模塊、人機接口模塊和IO接口模塊實現(xiàn)冗余供電，同時整個工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置用以太網(wǎng)進行連接。該工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)裝置具有靈活有效的冗余技術(shù)和多樣化的模塊組裝方式，提高多總線協(xié)議之間的互聯(lián)互通性和冗余系統(tǒng)的可靠性。
【IPC分類】H04L12/66, H04L12/40, G05B19/418
【公開號】CN105306352
【申請?zhí)枴緾N201410246276
【發(fā)明人】雷正山, 黃景輝
【申請人】上海藍昱電子科技有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月5日