[发明专利]POWERLINK通讯协议主从站内核的硬件实现方法

权利要求书

1.一种POWERLINK通讯协议主从站内核的硬件实现方法，其特征在于，基于可编程逻辑器件以及定制/半定制硬件芯片实现POWERLINK通讯协议主/从站的数据链路层、应用层以及连接数据链路层和应用层的同步总线，所述的数据链路层包括主站数据链路层控制器和从站数据链路层控制器，主站数据链路层控制器、从站数据链路层控制器均包括上电/外部复位初始化控制器、时间基准控制器、同步信号控制器、NMT状态机、DLL状态机、发送/接受DMA控制器；所述的应用层包括应用层DPR和应用层REG；所述的同步总线上挂载上述数据链路层各个子模块和应用层DPR、应用层REG，同步总线形成联接数据链路层和应用层的数据通道；

由综合软件综合以上各模块，再由实现软件中将上述所有综合后代码生成位流文件，下载到目标硬件中实现POWERLINK通讯协议主从站内核。

2.根据权利要求1所述的POWERLINK通讯协议主从站内核的硬件实现方法，其特征在于，所述的主站数据链路层控制器包括上电/外部复位初始化控制器、循环周期同步控制器、状态周期同步控制器、NMT状态机、DLL状态机、发送DMA及发送数据封装控制器，接收DMA控制器及解包进程控制器；

控制流程包括：

1)上电复位信号和外部复位控制器，在逻辑电路上电时产生复位信号以重置其它各个模块的初始状态，并且在数据发生意外的情况下产生终止其它各个模块运行的信号，并使之复位到确定的初始状态；

2)循环周期同步控制器，在通讯过程中提供网络同步信号，并产生严格的同步时钟用以同步以下各个模块；

3)状态周期同步控制器，在通讯过程中提供控制数据帧的收发顺序的驱动信号；

4)接收DMA控制器及解包进程控制器，对接收数据帧定界并解析来自物理层的原始数据；

5)发送DMA及发送数据封装控制器，对应用层的待发送数据进行构建并将数据封装成标准POWERLINK帧格式同时启动发送进程；

6)DLL状态机管理已建立的POWERLINK通讯循环周期，该状态机产生每个通讯周期的帧收发顺序，并监控没个从站节点，当有任何通讯链路层错误发生时DLL状态机进行错误处理；

7)NMT状态机管理整个通讯过程，从初始化到直到通讯建立，在此过程中该状态机根据不同的网络配置文件将数据链路层配置成此种拓扑下的有效网络并初始化各个从站，识别各个从站，最后通知各个从站进入并维持可操作通讯状态。

3.根据权利要求1所述的POWERLINK通讯协议主从站内核的硬件实现方法，其特征在于，所述的从站数据链路层控制器包括上电/外部复位初始化控制器、监听时间基准控制器、状态时间基准控制器、NMT状态机、DLL状态机、发送DMA及发送数据封装控制器，接收DMA控制器及解包进程控制器；

控制流程包括：

1)上电复位信号和外部复位控制器，在逻辑电路上电时产生复位信号以重置其它各个模块的初始状态，并且在数据发生意外的情况下产生终止其它各个模块运行的信号，并使之复位到确定的初始状态；

2)状态时间基准控制器通过定时器产生一个严格的定时时基，该时基参与监听进程用以对每个POWERLINK循环周期进行数据帧定界并控制数据收发的顺序；

3)监听时间基准控制器对主站的同步信号进行监测并确定网络同步过程；

4)接收DMA控制器及解包进程控制器将对接收数据帧定界并解析来自物理层的原始数据；

5)发送DMA控制器及发送数据封装控制器对应用层的待发送数据进行构建并将数据封装成标准POWERLINK帧格式同时启动发送进程；

6)NMT状态机管理整个通讯过程，从初始化到直到通讯建立。在此过程中该状态机应答主站识别请求，使从站进入并维持可操作通讯状态；

7)DLL状态机在每一个已建立的POWERLINK循环周期中监控网络的状态并应答主站的数据请求。

4.根据权利要求1所述的POWERLINK通讯协议主从站内核的硬件实现方法，其特征在于，所述的应用层中，应用层DPR包括PDO数据DPR和SDO数据DPR，应用层REG包括SDO状态机控制寄存器阵列、XDD/XDC/CDC寄存器阵列、控制及状态寄存器以及报警及错误队列。

5.根据权利要求1至4任一所述的POWERLINK通讯协议主从站内核的硬件实现方法，其特征在于，所述的可编程逻辑器件以及定制/半定制硬件芯片包括FPGA、CPLD或ASIC。

6.根据权利要求1至4任一所述的POWERLINK通讯协议主从站内核的硬件实现方法，其特征在于，所述的同步总线的带宽≥50M。