[发明专利]基于光纤的高速串行工业实时通信总线系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及高实时、高可靠性要求的底层设备间的数据通信，尤其涉及基于光纤的高速串行工业实时通信总线系统及其控制方法。

背景技术

数字伺服装置的出现是数控技术发展史上的一个重要的里程碑。采用数字伺服装置，使所有指令值和实际值能在一个微处理器内完成处理，不但能实现传统的扭矩环和速度环控制，而且能在极短的时间内完成精差补，实现位置环控制。随着数字伺服装置的发展，如何实现控制单元与数字伺服装置之间的数据通讯成为一个关键问题，即必须为控制单元和数字伺服装置配备合适的数字接口，用以简化控制单元与伺服装置之间的连线；简化控制硬件，并可实现远距离控制。

现有基于模拟接口的传统控制系统，一个模拟接口只能连接一个驱动器，当被控轴数增加时，硬件的需求会引起设计和成本的问题，并且由此引起的连线的增加会使系统更加复杂化。现有技术的另一个限制是它所能处理的信息量有限，数据传送率和实时性不能满足高速高精度加工的需求；并且，基于传统技术的系统，连线的复杂化还会导致系统对噪声信号的敏感，降低系统的可靠性，难于实现分布式控制。现有的一些通信协议，如：CAN总线，Profibus等，由于通信效率，速率及通信实时性，成本等方面的原因，并不适合于开放型的高实时性，高可靠性底层设备间的数据通信。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供基于光纤的高速串行工业实时通信总线系统及其控制方法，本发明硬件连线简便、设计成本低，通信速率高、实时性和系统抗干扰能力强。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于光纤的高速串行工业实时通信总线系统，包括主站、多个从站、互连的光纤收发模块及数字伺服装置，所述主站依次通过与主站相连的光纤收发模块、与从站相连的光纤收发模块、多个从站与数字伺服装置连接；所述主站与从站之间、从站与从站之间通过互连的光纤收发模块构成环形网络；所述主站包括主站处理器、主站ISA总线接口模块及主站数据处理模块，所述主站处理器与主站ISA总线接口模块连接，所述主站ISA总线接口模块与主站数据处理模块连接，所述主站数据处理模块和与主站相连的光纤收发模块连接；各从站包括从站处理器总线接口模块及从站数据处理模块，所述从站数据处理模块通过从站处理器总线接口模块与数字伺服装置连接，所述从站数据处理模块和与从站相连的光纤收发模块连接。

所述主站数据处理模块包括输出暂存RAM模块、时间计数器模块、输入暂存RAM模块、中断寄存器模块、控制寄存器模块、数据打包模块、环路同步模块、环路测试模块、超时/出错重发模块、4B/5B编码模块、CRC编码模块、并/串转换模块、串/并转换模块、4B/5B解码模块、校验/诊断模块及数据包解析模块，所述控制寄存器模块与主站ISA总线接口模块互连，所述控制寄存器模块的输出端分别与数据打包模块、环路同步模块、超时/出错重发模块及环路测试模块的输入端连接，所述数据打包模块、环路同步模块、超时/出错重发模块及环路测试模块的输出端分别连接4B/5B编码模块的输入端，所述中断寄存器模块的输入端分别与校验/诊断模块、环路测试模块及环路同步模块的输出端连接，所述中断寄存器模块和超时/出错重发模块互连，所述中断寄存器模块的输出端与主站ISA总线接口模块的输入端连接，所述时间计数器模块的输出端分别与中断寄存器模块、控制寄存器模块的输入端连接，所述4B/5B编码模块的输出端通过CRC编码模块与并/串转换模块的输入端连接，所述串/并转换模块的输出端依次通过4B/5B解码模块、校验/诊断模块、数据包解析模块及输入暂存RAM模块与主站ISA总线接口模块的输入端连接，所述主站ISA总线接口模块的输出端与输出暂存RAM模块的输入端连接。