[发明专利]一种加速器高频数字低电平以太网通讯系统及通讯方法

权利要求书

1.一种加速器高频数字低电平以太网通讯系统，包括Nios II处理器模块、片上RAM/ROM存储器模块、Avalon-MM三态桥模块、通用异步接收/发送接口（UART）模块、定时器模块、PLL锁相环模块和DMA控制器模块，各模块之间采用Avalon总线相连接，其特点在于还包括环路控制寄存器组模块和以太网控制器（MAC）模块，环路控制寄存器组模块和以太网控制器（MAC）模块与Avalon总线相连接。

2.根据权利要求1所述的一种加速器高频数字低电平以太网通讯系统，其特征在于：所述的Nios II处理器模块中设置有指令缓存模块、数据缓存模块和JTAG调试模块，所述的JTAG调试模块与JTAG接口相连。

3.根据权利要求1所述的一种加速器高频数字低电平以太网通讯系统，其特征在于：所述的Avalon-MM三态桥模块与Flash控制器模块和SDRAM控制器模块相连。

4.根据权利要求1所述的一种加速器高频数字低电平以太网通讯系统，其特征在于：所述的以太网控制器（MAC）模块为10/100/1000MbEthernet MAC with 1000BASE-X/SGMII PCS，以太网控制器（MAC）模块与以太网PHY芯片相连。

5.一种加速器高频数字低电平以太网通讯系统的通讯方法，其特征是工作方式采用服务器/客户端模式，运行在上位机的客户端程序发送指令数据包，运行在高频数字低电平系统的服务器端响应指令，通讯过程中采用字符串式数据包，用户需要在客户端设置控制环路电路的参数，同时监测控制环路电路的状态参数，通讯系统将用户设置的控制参数从客户端通过以太网传输到服务端，服务端将传输过来的控制参数写入到输出控制寄存器中输出，供外部控制环路电路使用，同时外部控制环路电路将产生的状态参数送入输入寄存器，服务端从输入寄存器中读取状态参数，并将状态参数通过以太网发送到客户端，客户端收到状态参数后用于系统监测；包括如下步骤：

（1）、服务端Nios II系统上电，复位后从Flash控制器模块中启动Nios II CPU，将用户程序从Flash控制器模块中加载到SDRAM控制器模块中运行，然后进行外围电路和设备初始化，设置网口MAC地址、IP地址、子网掩码和端口信息，监听端口，等待客户端连接请求；

（2）、客户端启动，设置IP地址，请求连接；

（3）、服务端收到连接请求，接受连接，则服务端和客户端之间信息通道已建立，可以开始下一步传输数据，若没有收到，则继续等待；服务端和客户端之间通过网线物理连接；

（4）、用户在客户端操作发送指令，指令分参数设置指令和状态查询指令两种，用户设置参数按下一步进行，查询状态按步骤（6）执行；

（5）、客户端发送设置指令，指令数据包格式为：设置标识符+分隔符+数据内容+分隔符+结束标识符，客户端PC机将设置指令通过内部总线传给网卡，网卡将指令组装成以太网的帧后通过网线发出；

（6）、客户端设置定时器计时，按时间间隔0.1~10s发送查询指令，指令数据包格式为：查询标识符+分隔符+结束标识符，客户端PC机将设置指令通过内部总线传给网卡，网卡将指令组装成以太网的帧后通过网线发出；

（7）、服务端等待接收客户端指令，接收网线上传来的帧，服务端的网络接口MAC和网络接口PHY将帧拆分，取出包含的指令数据，Nios II CPU通过Avalon总线获取指令数据，利用分隔符对指令内容进行分割解析，首先根据标识符判断是设置指令还是查询指令，设置指令按下一步进行，查询指令按步骤（9）进行，若没有收到指令，则继续等待；

（8）、收到设置指令后，首先根据设置标识符，确定要设置的输出控制寄存器的地址和设置标识符是一一对应的，其次将指令包中数据内容通过Avalon总线写入输出控制寄存器，实现环路参数设置；

（9）、收到查询指令后，Nios II CPU通过Avalon总线对所有输入寄存器依次进行读操作，获取读回数据，按查询响应格式添加标识符组装成查询响应指令，通过Avalon总线送到服务端网络接口，服务端网络接口将查询响应指令打包成帧通过网线发送给上位机客户端，查询响应指令数据格式为：查询响应标识符+分隔符+数据1+分隔符+…+分隔符+数据N+分隔符+结束标识符；

（10）、客户端PC机网卡接收到查询响应帧，解析后获取状态参数，实现环路状态检测；

（11）、用户继续设置或查询参数，转步骤（4），否则，退出客户端。