[发明专利]望远镜圆顶的以太网控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及天文观测领域，具体涉及望远镜圆顶的以太网控制装置。

技术背景

目前，大型的望远镜都放置于圆顶当中。观测的时候人工手动按正转将圆顶打开并停止到合适的位置上。观测结束再人工手动按反转，关闭圆顶，都需要现场操作。而现有的以太网已经发展成为主流的网络控制技术，由于其传输速率高，传输距离远，易于组网已被广泛的运用到工业、军事、制造等各个领域。本发明将基于以太网实现圆顶的远程控制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种望远镜圆顶的以太网控制装置，通过以太网实现望远镜圆顶状态的远程控制。

实现本发明目的的技术方案是：一种望远镜圆顶的以太网控制装置，包括SOPC系统和PC机，其中SOPC系统采用FPGA芯片开发，由NIOS II主控制器和分别与NIOS II主控制器连接的MAC控制器、双口RAM/FIFO控制器、SDRAM控制器、EPCS控制器、JTAG模块和圆顶控制模块组成，MAC控制器通过MAC芯片与PHY物理层芯片连接，HY物理层芯片通过RJ45接口与所述PC机通信；所述SDRAM控制器和SDRAM芯片连接，所述EPCS控制器和EPCS芯片连接；所述圆顶控制模块和望远镜圆顶驱动装置连接；

所述PC机，用于显示圆顶目前运行状态，发送圆顶运行控制指令；

所述PHY物理层芯片，用于实现SOPC系统与PC机的通信；

所述MAC控制器，用于数据包的发送和接收；

所述JTAG模块，用于调试和烧写程序模块；

所述Epcs芯片，用于存储FPGA配置模块和NIOS II软件模块；

所述NIOS II主控制器，用于在C语言环境下调用的MAC控制器的驱动函数，初始化MAC和PHY芯片，并调用数据包接收函数接收PC机的控制命令，经过对控制命令的分析后，控制望远镜圆顶驱动装置动作，从而控制圆顶的运行，同时发送反馈指令告知PC机目前圆顶的运行状态。

作为本发明的进一步改进，所述FPGA芯片采用支持NIOS II软核技术的EP2C8Q208创建NIOS系统作为主控制器，完成以太网的底层驱动开发；所述MAC芯片采用Non-PCI千兆AX88180芯片；所述PHY物理层芯片采用Marvell 88E1111芯片，通过RJ45接口与PC机通信。

作为本发明的进一步改进，在PC机上设有在Visual C++ 环境下调用Winpcap (windows packet capture)编写的PC机程序模块，用于圆顶状态控制；在FPGA芯片上设有采用Verilog HDL编写AX88180的IP内核，采用C语言编写AX88180的驱动，并设有圆顶控制的解码模块，解码模块用于分析指令命令信息，并根据指令命令对相应的FPGA 引脚做出相应的置高或置低电平。

作为本发明的进一步改进，所述圆顶驱动装置包括：三个分别与三个三极管连接的光耦驱动电路，三极管三个继电器分别与三相异步电动机的正、反、停三个按钮并联，三个继电器分别控制正、反和停三个按钮，实现圆顶动作的控制。这样只要用PC机通过以太网发送指令，三 相异步电动机就能实现正、反或停的动作。

解码模块包括下列步骤：将指令命令包加以分析解码，得到正、反和停三种信息，将EP2C8Q208的引脚置高，驱动三极管控制的三个继电器。

作为本发明的进一步改进，圆顶控制流程如下面步骤所示：

a. 将PC机上的所有网卡的相关信息显示出来，指定其中的一个网卡用于捕获数据包；

b. 数据包捕获：打开网络设备，设置所要捕获的设备类型，设置选定的网卡，将捕获的信息包的相关信息，如长度，等待时间等参数记录下来；

c.设置包过滤器：根据想要得到的过滤包类型，创建一个过滤规则给WinPcap引擎；

d. 封装数据包，数据包中含有圆顶正转、反转、停止的三种状态信息； 

e. 发送数据包：数据包的发送通过pcap_sendpacket函数实现，该函数有三个参数，第一个给定打开的网络设备名，第二个指定发送缓冲区，第三个指定发送数据包长度；

f. 检测圆顶状态：数据包发送到FPGA后，SOPC的NIOS II解码模块将数据包分解，分析出正、反和停三种命令，并对相应的FPGA 引脚做出相应的置高或置低电平，然后FPAG发给PC机一个返回数据包，确认刚才的数据包已经收到；在返回数据包中包含的圆顶是否到达限位的信息，PC机如果收到圆顶到达限位信息，在edit控件中提示圆顶达到限位。