專利名稱：一種內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)以太網(wǎng)模塊，尤其是一種能連接PLC的內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi) 核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊。
背景技術(shù)：
據(jù)美國權(quán)威調(diào)查機(jī)構(gòu)ARC報(bào)告指出，以太網(wǎng)(EtherNet)不僅繼續(xù)壟斷商業(yè)計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和工業(yè)控制系統(tǒng)的上層網(wǎng)絡(luò)通信市場(chǎng)，也必將領(lǐng)導(dǎo)未來現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展， EtherNet和TCP/IP將成為器件總線和現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)協(xié)議。在我國，幾乎絕大部分的局域 網(wǎng)都采用以太網(wǎng)技術(shù)。目前全球企業(yè)用戶的90%以上都采用以太網(wǎng)接入，這已成為企業(yè)用 戶的主導(dǎo)接入方式。 但是由于以太網(wǎng)是以辦公自動(dòng)化為目標(biāo)設(shè)計(jì)的，并不完全符合工業(yè)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)的 要求，將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域還存在著明顯的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性、實(shí)時(shí)性、可靠 性等缺陷。目前已采用多種方法來改善以太網(wǎng)的性能和品質(zhì)，以滿足工業(yè)領(lǐng)域的要求。但 市面上的工業(yè)以太網(wǎng)模塊仍然存在如下的問題 1、一般的工業(yè)以太網(wǎng)模塊需要開發(fā)人員自己編寫工業(yè)TCP/IP以太網(wǎng)協(xié)議，不僅 開發(fā)周期長(zhǎng)，而且較難保證軟件協(xié)議的兼容性，還要耗費(fèi)CPU的硬件資源和降低其工作效 率，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)時(shí)性。 2、面對(duì)惡劣的工控環(huán)境，軟件協(xié)議的以太網(wǎng)模塊可靠性受到的影B向，從而降低網(wǎng)
絡(luò)控制系統(tǒng)的安全性。 3、硬件設(shè)計(jì)線路復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的 工業(yè)以太網(wǎng)模塊，該模塊與PLC結(jié)合，能使PLC方便地接入以太網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制 設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能。 按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊，包
括內(nèi)嵌硬件TCP/IP內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)集成電路和用于保存以太網(wǎng)模塊的MAC層的硬件地址的
FLASH電路連接到PLC總線接口電路的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線上；FLASH電路上連接
FLASH寫入口 ；內(nèi)嵌硬件TCP/IP內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)集成電路連接RJ-45接口電路。 所述地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線三種總線通過集成電路SN74LVC4245進(jìn)行電
平轉(zhuǎn)換。所述集成電路SN74LVC4245的Al-A8腳連接PLC, Bl-B2腳連接以太網(wǎng)。所述RJ-45接口電路為10/100M標(biāo)準(zhǔn)接口方式的集成RJ-45以太網(wǎng)插座。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用硬件TCP/IP內(nèi)核，縮短開發(fā)周期，而且比軟件協(xié)議更
加穩(wěn)定、可靠；硬件電路簡(jiǎn)單，成本低；是一種高可靠性、成本低廉、開發(fā)周期很短、完全兼
容性的工業(yè)以太網(wǎng)方案，十分方便地使PLC組建工控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
圖1是本實(shí)用新型的電路框圖。 圖2是電平轉(zhuǎn)換芯片的電路連接圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 如圖1所示本實(shí)用新型包括PLC接口電路、FLASH電路及其寫入口 、硬件TCP/IP 內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)集成電路和RJ-45接口電路，各部分具體描述如下 1 、PLC接口電路采用總線方式，包括數(shù)據(jù)總線D[0:7]、地址總線A[0:10]和控制總 線/CS0、 /WRO和/RDO。三種總線通過集成電路SN74LVC4245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，如圖2所示。 2、FLASH芯片用來保存以太網(wǎng)模塊的MAC層的硬件地址，作為本機(jī)的物理地址， MAC地址由寫入口載入到FLASH中，F(xiàn)LASH共用數(shù)據(jù)總線D[0:7]和地址總線A[0:10]。 3、內(nèi)嵌硬件TCP/IP內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)芯片，通過數(shù)據(jù)總線DR[0:7]、地址總線AR[0:1 ]和 控制總線/CS、/WR和/RD與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該網(wǎng)絡(luò)芯片能支持4個(gè)獨(dú)立的端口同時(shí)連 接、內(nèi)嵌以太網(wǎng)物理層支持全雙工/半雙工模式的自動(dòng)應(yīng)答功能、支持信號(hào)線極性交叉的 自動(dòng)極性識(shí)別。 芯片SN74LVC4245把5V信號(hào)Al-A8轉(zhuǎn)換為3. 3V的B1-B2信號(hào)，因?yàn)镻LC提供
的信號(hào)都是5V的，而以太網(wǎng)模塊是3. 3V的信號(hào)，所以必須5V電平轉(zhuǎn)換為3. 3V，數(shù)據(jù)總
線D、地址總線A和控制總線/CS0 、 /WR0和/RDO信號(hào)一共是22個(gè)，用3片
SN74LVC4245就可以提供3X8 = 24個(gè)信號(hào)，3片SN74LVC4245就可以滿足把這三種總線電
平進(jìn)行轉(zhuǎn)換了。連接時(shí)PLC的信號(hào)連接A1-A8，以太網(wǎng)的信號(hào)連接到B1-B2。 4、以太網(wǎng)模塊的外部接口采用10/100M標(biāo)準(zhǔn)接口方式的集成RJ-45以太網(wǎng)插座，
該接口內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)變壓器。 工作原理如下PLC上電后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)芯片寄存器的操縱方式如下是，先把/CS置低 電平導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)芯片，把讀寫的地址通過ARO、 AR1寫入的地址寄存器，然后對(duì)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn) 行讀寫。PLC首先通過總線設(shè)置模式寄存器、中斷屏蔽寄存器、重發(fā)時(shí)間寄存器、重發(fā)計(jì)數(shù) 寄存器，然后通過總線對(duì)網(wǎng)絡(luò)芯片設(shè)置相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息，如網(wǎng)關(guān)地址寄存器、本機(jī)物理地址 寄存器、子網(wǎng)掩碼寄存器、本機(jī)IP地址寄存器。其中，PLC讀取FLASH中保存的本機(jī)MAC地 址，然后通過總線把MAC地址保存到網(wǎng)絡(luò)芯片的本機(jī)物理地址寄存器。PLC對(duì)網(wǎng)絡(luò)芯片的端 口模式寄存器進(jìn)行協(xié)議類型設(shè)置來選擇通信模式，接著網(wǎng)絡(luò)芯片就可以與Internet進(jìn)行 連接，硬件TCP/IP內(nèi)核電路能自動(dòng)解碼通信數(shù)據(jù)并且保存在接收寄存器供PLC讀取，硬件 TCP/IP內(nèi)核電路同樣對(duì)PLC保存在發(fā)送寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)編碼后發(fā)送到以太網(wǎng)上， 從而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理和交換。
權(quán)利要求一種內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊，其特征是包括內(nèi)嵌硬件TCP/IP內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)集成電路和用于保存以太網(wǎng)模塊的MAC層的硬件地址的FLASH電路連接到PLC總線接口電路的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線上；FLASH電路上連接FLASH寫入口；內(nèi)嵌硬件TCP/IP內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)集成電路連接RJ-45接口電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊，其特征是所述地 址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線三種總線通過集成電路SN74LVC4245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊，其特征是所述集 成電路SN74LVC4245的Al-A8腳連接PLC, B1-B2腳連接以太網(wǎng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊，其特征是所述 RJ-45接口電路為10/100M標(biāo)準(zhǔn)接口方式的集成RJ-45以太網(wǎng)插座。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)以太網(wǎng)模塊，尤其是一種能連接PLC的內(nèi)嵌硬件協(xié)議內(nèi)核的工業(yè)以太網(wǎng)模塊，其包括內(nèi)嵌硬件TCP/IP內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)集成電路和用于保存以太網(wǎng)模塊的MAC層的硬件地址的FLASH電路連接到PLC總線接口電路的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線上；FLASH電路上連接FLASH寫入口；內(nèi)嵌硬件TCP/IP內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)集成電路連接RJ-45接口電路。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用硬件TCP/IP內(nèi)核，縮短開發(fā)周期，而且比軟件協(xié)議更加穩(wěn)定、可靠；硬件電路簡(jiǎn)單，成本低；是一種高可靠性、成本低廉、開發(fā)周期很短、完全兼容性的工業(yè)以太網(wǎng)方案，十分方便地使PLC組建工控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L12/28GK201499185SQ20092023414
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者嚴(yán)金榮, 費(fèi)建林, 黃劍穎, 黃建江 申請(qǐng)人:光洋電子(無錫)有限公司