一種Powerlink和6LoWPAN的網(wǎng)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于網(wǎng)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種Powerlink和6LoWPAN的網(wǎng)關(guān)。
技術(shù)背景
[0002]隨著社會的進(jìn)步，人們對產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)品更新?lián)Q代速率的需求越來越高，產(chǎn)品的生命周期也越來越短，對工廠制造業(yè)提出了更高速和更智能的要求；另一方面，隨著全球能源資源問題的日益突出，對工廠制造業(yè)的節(jié)能也提出了新要求。
[0003]傳統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場總線如CAN、DeviceNet、PR0FIBUS和ModBus等，其通信速率低、通用性差、互聯(lián)復(fù)雜且成本高，已無法滿足新型智能化工廠的應(yīng)用需求，因此出現(xiàn)了許多新型的高速以太網(wǎng)工業(yè)總線，如Powerlink和EtherCAT等。另一方面，無線通信具有布線簡單、移動性能好、功耗低和擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)通信領(lǐng)域也占有越來越重要的作用，如6LoWPAN、WirelessHART、ISA100.11a 和 Zigbee 等。
[0004]但是由于不同傳輸介質(zhì)之間無法直接通信，且不同廠家之間的通信協(xié)議各不兼容，需要專用的網(wǎng)關(guān)設(shè)備和復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件來實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。目前雖已經(jīng)存在一些單一協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，如ISA100.11a轉(zhuǎn)ModBus總線網(wǎng)關(guān)和Zigbee轉(zhuǎn)CAN總線網(wǎng)關(guān)等，但功能單一，成本高，沒有統(tǒng)一的上層協(xié)議，不同的網(wǎng)絡(luò)不能有效地融合在一起，難以形成一個大型智能化工廠網(wǎng)絡(luò)。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
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本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)不足，目的是提供一種Powerlink和6LoWPAN的網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)能將不同的網(wǎng)絡(luò)有效融合在一起、通用性強(qiáng)和成本低。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:所述網(wǎng)關(guān)包括Powerlink總線收發(fā)器、Internet總線收發(fā)器、ARM中央控制器和6LoWPAN邊界路由器。Powerlink總線收發(fā)器與ARM中央控制器雙向相連，Internet總線收發(fā)器與ARM中央控制器雙向相連，ARM中央控制器與6LoWPAN邊界路由器雙向相連，ARM中央控制器與6LoWPAN邊界路由器的通信遵循SLIP通信協(xié)議。
[0007]所述網(wǎng)關(guān)與外界不同網(wǎng)絡(luò)的連接是:所述ARM中央控制器與Powerlink網(wǎng)絡(luò)通過IPV4通信協(xié)議通信，ARM中央控制器為Powerlink網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個Powerlink設(shè)備映射一個IPV6地址，所述ARM中央控制器與Internet網(wǎng)絡(luò)通過IPV6通信協(xié)議通信，所述6LoWPAN邊界路由器與6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)通過6LoWPAN無線通信協(xié)議通信。
[0008]所述ARM中央控制器由第一電源模塊、ARM處理器單元、第一時鐘模塊、第一復(fù)位模塊、RAM存儲單元和ROM存儲單元組成。
[0009]第一電源模塊的電壓輸出端Vcc_l、Vcc_2和Vcc_3與ARM處理器單兀的電壓輸入端Vcc_MPU、R0M存儲單元的電壓輸入端Vcc_2和RAM存儲單元的電壓輸入端Vcc_3對應(yīng)連接，第一電源模塊的地線端GND分別與ARM處理器單元的地線端GND、ROM存儲單元的地線端GND和RAM存儲單元的地線端GND連接。ARM處理器單元的時鐘輸入端CLK與第一時鐘模塊的時鐘輸出端CLK連接，ARM處理器單元的復(fù)位輸入端Reset與第一復(fù)位模塊的復(fù)位輸出端Reset端連接，ARM處理器單元的DDR總線接口與RAM存儲單元的DDR總線接口連接，ARM處理器單元的MMC總線接口與ROM存儲單元的MMC總線接口連接。ARM處理器單元裝有Powerlink和6LoWPAN協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件。
[0010]ARM處理器單元的Mill總線接口與Powerlink總線收發(fā)器的Mill總線接口連接。ARM處理器單元的MII2總線接口與Internet總線收發(fā)器的Mil2總線接口連接，ARM處理器單元的UART總線接口與6LoWPAN邊界路由器的UART總線接口連接。
[0011]所述6LoWPAN邊界路由器由第二電源模塊、射頻S0C芯片、天線模塊、第二時鐘模塊和第二復(fù)位模塊組成。
[0012]第二電源模塊的電壓輸出端Vcc和地線端GND與射頻S0C芯片的電壓輸入端Vcc_Soc和地線端GND對應(yīng)連接。射頻S0C芯片的射頻信號正極性端RF_P和射頻信號負(fù)極性端RF_N與天線模塊的射頻信號正極性端RF_P和射頻信號負(fù)極性端RF_N對應(yīng)連接，射頻S0C芯片的時鐘輸入端CLK與第二時鐘模塊的時鐘輸出端CLK連接，射頻S0C芯片的復(fù)位輸入端Reset與第二復(fù)位模塊的復(fù)位輸出端Reset連接。射頻S0C芯片裝有6LoWPAN邊界路由軟件。
[0013]射頻S0C芯片的UART總線接口與ARM中央控制器的UART總線接口連接。
[0014]所述Powerlink總線收發(fā)器為以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器。
[0015]所述Internet總線收發(fā)器為以太網(wǎng)物理接口收發(fā)器。
所述Powerlink和6LoWPAN協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件的主流程是:
S-101、系統(tǒng)初始化；
S-102、檢測Powerlink總線收發(fā)器端是否收到IPV4格式數(shù)據(jù)幀，若收到，則執(zhí)行步驟S-103 ;若未收到，則執(zhí)行步驟S-108 ;
S-103、將收到的IPV4格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換為IPV6格式的數(shù)據(jù)幀；
S-104、根據(jù)IPV6格式的數(shù)據(jù)幀目的地址，若應(yīng)將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)，則執(zhí)行步驟S-105 ;若應(yīng)將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Internet網(wǎng)絡(luò)，則執(zhí)行步驟S-107 ;S-105、將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為SLIP格式的數(shù)據(jù)幀；
S-106、將SLIP格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向6LoWPAN邊界路由器，返回S-102 ;
S-107、將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Internet總線收發(fā)器，返回S-102 ;
S-108、檢測Internet總線收發(fā)器端是否收到IPV6格式的數(shù)據(jù)幀，若收到，則執(zhí)行步驟S-109 ;若未收到，則執(zhí)行步驟S-114 ;
S-109、根據(jù)IPV6格式的數(shù)據(jù)幀目的地址，若應(yīng)將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)，則執(zhí)行步驟S-110 ;若應(yīng)將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Powerlink網(wǎng)絡(luò)，則執(zhí)行步驟S-112 ;S-110、將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為SLIP格式的數(shù)據(jù)幀；
S-111、將SLIP格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向6LoWPAN邊界路由器，返回S-102 ;
S-112、將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為IPV4格式的數(shù)據(jù)幀；
S-113、將IPV4格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Powerlink總線收發(fā)器，返回S-102 ;
S-114、檢測6LoWPAN邊界路由器端是否收到SLIP格式的數(shù)據(jù)幀，若收到，則執(zhí)行步驟S-115 ;若未收到，則返回S-102 ；
S-115、將SLIP格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為IPV6格式的數(shù)據(jù)幀；
S-116、根據(jù)IPV6格式的數(shù)據(jù)幀目的地址，若應(yīng)將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Powerlink網(wǎng)絡(luò)，則執(zhí)行步驟S-117 ;若應(yīng)將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Internet網(wǎng)絡(luò)，則執(zhí)行步驟S-119 ；
S-117、將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為IPV4格式的數(shù)據(jù)幀；
S-118、將IPV4格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Powerlink總線收發(fā)器，返回S-102 ;
S-119、將IPV6格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向Internet總線收發(fā)器，返回S-102。
[0016]所述6LoWPAN邊界路由軟件的主流程是:
S-201、系統(tǒng)初始化；
S-202、檢測UART串口端是否收到SLIP格式的數(shù)據(jù)幀，若收到，則執(zhí)行步驟S-203 ;若未收到，則執(zhí)行步驟S-205 ;
S-203、將SLIP格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為6LoWPAN格式的數(shù)據(jù)幀；
S-204、將6LoWPAN格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向天線模塊端，返回S-202 ;
S-205、檢測天線模塊端是否收到6LoWPAN格式的數(shù)據(jù)幀，若收到，則執(zhí)行步驟S-206 ;若未收到，則返回S-202 ；
S-206、將6LoWPAN格式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為SLIP格式的數(shù)據(jù)幀；
S-207、將SLIP格式的數(shù)據(jù)幀發(fā)向UART串口端，返回S-202。
[0017]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明采用高性能的ARM中央控制器，將目前兩種具有非常良好性能和廣泛應(yīng)用前景的通信技術(shù)Powerlink和6LoWPAN結(jié)合在一起，6L0WPAN是一種低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其底層采用成熟的IEEE 802.15.4協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層采用IPv6協(xié)議，具有穩(wěn)健性、適用性和易接入性等優(yōu)點(diǎn)，適用于低速低功耗的傳感數(shù)據(jù)采集Powerlink作為一種新興的工業(yè)以太網(wǎng)總線技術(shù)，具有實(shí)時性高、開源、易于實(shí)現(xiàn)和支持以太網(wǎng)IP等優(yōu)點(diǎn)，在未來新型工業(yè)應(yīng)用中有著非常大的潛力。以上兩種技術(shù)協(xié)調(diào)互補(bǔ)，可以很好地用于未來智能工業(yè)的數(shù)據(jù)檢測和控制，并且這兩種技術(shù)都具有支持IP通信的特點(diǎn)，能夠在實(shí)