[发明专利]基于SPARC架构微处理器的EtherCAT与Modbus协议转换网关

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化控制技术领域，尤其涉及一种基于SPARC架构微处理器的EtherCAT与Modbus协议转换网关。

背景技术

目前，以太网控制自动化技术(Ethernet Control Automation Technology，以下简称EtherCAT)最初是在2003年由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH)基于以太网技术提出的一种实时工业以太网技术，该技术不仅具有高速和高数据有效率的特点，还具有控制周期短、网络实时性高、拓扑结构灵活多样、配置简便等优点，上述优点使其市场占有率和客户认可度不断提高。该技术采用主从式结构，主站具有总线控制权，主站按照控制周期下发报文，数据帧遍历所有的从站设备，每个从站设备在数据帧经过时寻址到本站报文，根据数据帧中的命令写入数据或者读入数据到报文中指定位置。直到数据帧访问到整个总线中的最后一个从站。

同时，Modbus-RTU是由MoDICon公司开发的一种通讯协议，并且Modbus技术作为自动化工业领域的使用最广泛的现场总线标准。Modbus同样也是一种“主-从”结构系统，实现一个主设备与多个从设备进行通讯。Modbus-RTU从站设备一般都是现场仪表设备，所有的现场仪表设备都通过RS485接口相连。当Modbus-RTU主站设备想要从一个从站设备中得到数据时候，主站设备就会发送一条包含该设备地址、所需数据以及一个用于检测错误的求和校验码的信息。网络上的所有其他设备都可以看到这一条信息，但只有地址被指定的从站设备才会做出反应。

但是，在工业现场中，不同的工业总线设备组成各自的总线网络进行通讯，不同的总线设备之间无法直接进行数据交互，给工业现场使用带来了不便。

发明内容

本发明提供的基于SPARC架构微处理器的EtherCAT与Modbus协议转换网关，能够最大程度的提高安全性以及生产自主控制能力、进一步扩大了通信适用范围，并大幅度减少成本。

第一方面，本发明提供一种基于SPARC架构微处理器的EtherCAT与Modbus协议转换网关，包括：

EtherCAT从站控制器，与至少两个EtherCAT通信接口连接，用于处理EtherCAT从站物理层和数据链路层协议；

RS-485接口电路，用于对Modbus-RTU协议数据帧与485信号数据帧进行双向转换处理；

SPARC架构微处理器，用于与通过通信总线连接的EtherCAT从站控制器和通过串口通信连接的RS-485接口电路进行双向通信并将所述EtherCAT从站控制器的EtherCAT从站应用层协议与所述RS-485接口电路的Modbus-RTU主站应用层协议进行通信转换。

可选地，所述SPARC架构微处理器包括：

转换控制模块，用于将所述EtherCAT从站控制器的EtherCAT从站应用层协议与所述RS-485驱动电路的Modbus-RTU主站应用层协议进行通信转换；

中断响应模块，用于接收由EtherCAT从站控制器产生的IRQ中断信号，并根据所述中断信号执行IRQ中断进程。

可选地，所述转换控制模块包括：

第一协议转换模块，用于读写EtherCAT从站协议数据包并对所述数据包进行解析处理，然后将EtherCAT从站协议数据包解析后的有效数据转换成Modbus-RTU协议数据帧并输出至RS-485接口电路；

第二协议转换模块，用于收发Modbus-RTU协议数据帧并对所述数据帧进行解析处理，然后将Modbus-RTU协议数据帧解析后的有效数据转换成EtherCAT从站协议数据包并输出至EtherCAT从站控制器。

可选地，所述网关还包括：

SRAM，与所述SPARC架构微处理器连接，并用于存储SPARC架构微处理器运行的程序和数据信息；

Flash，与所述SPARC架构微处理器连接，并用于存储启动SPARC架构微处理器所需加载的程序，所述EtherCAT从站应用层协议和Modbus-RTU协议栈的配置信息、以及所述Modbus-RTU主站应用层协议和EtherCAT协议栈的配置信息。

可选地，所述网关还包括：

EEPROM，通过IIC总线与所述EtherCAT从站控制器连接，用于存储所述EtherCAT从站控制器的配置信息。

可选地，所述RS-485接口电路包括：