[发明专利]一种工业实时以太网的数据链路层电路及其数据交换方法

说明书

本发明公开了一种工业实时以太网的数据链路层电路及其数据交换方法。数据链路层电路包括4～6个MAC模块、4～6个媒体访问本地内存、通道内存切换开关、媒体访问共享内存、控制寄存器、地址译码器、端口控制器。每一个MAC模块连接一个媒体访问本地内存。媒体访问共享内存通过通道内存切换开关选择性连接其中一个媒体访问本地内存。地址译码器的输入端连接控制寄存器和这些媒体访问本地内存，地址译码器的输出端连接媒体访问共享内存。控制寄存器与这些媒体访问本地内存、媒体访问共享内存均连接。端口控制器与每个MAC模块、通道内存切换开关、控制寄存器、地址译码器均连接。本发明还公开所述数据链路层电路的数据交换方法。

技术领域

本发明涉及一种数据链路层电路及其数据交换方法，尤其涉及一种工业实时以太网的数据链路层电路及其数据交换方法。

背景技术

伺服驱动器利用工业以太网技术与控制器进行数据通讯已经越来越普遍，这样可以获得100Mbit/s的通讯速率。比如西门子公司的Sinamics S120伺服驱动器(电机驱动模块)与Sinumerik NCU730.3控制器之间采用的Drive Cliq器件间专用的工业以太网通讯技术，使得控制器与伺服驱动器、伺服驱动器与伺服驱动器之间互相通讯的速率达到100Mbit/s，保证了通讯的实时性和安全性。

这种用于CNC或运动控制领域的工业实时以太网，其网络架构不再需要OSI的7层模型，而只需要第1层(物理层PHY)、第2层(数据链路层Mac)、第7层(应用层APP)。

所有的工业实时以太网都使用标准的以太网物理层PHY元件，作为收发器，比如用的最多的是TI公司的以太网收发器DP83848。

所有的工业实时以太网都自己定义了一个数据链路层Mac的规范，并各自实现了其硬件。每个公司的数据链路层Mac软件及硬件互不通用。比如POWERLINK的数据链路层Mac是OPEN_POWERLINK_MAC，Profinet的数据链路层是PN_IO_IP_CORE，等等。

所有的工业实时以太网都自己定义了一个应用层APP的协议栈，并形成了该总线的标准。比如POWERLINK的应用层是CANopen，Profinet的应用层是Profibus，等等。

工业实时以太网的数据链路层Mac和应用层APP的协议栈标志着其所有者公司在工业实时以太网领域的知识产权、产品链等的独有独占技术。

由于工业实时以太网的专有性和独占性，非所有者使用所有者的实时工业以太网是需要支付版费的。并且在实际的产品研发中，由于其封闭的源代码，导致非所有者系统集成度很难提高，往往要在自己的产品中集成一块所有者开发的ASIC。

发明内容

为了解决以上不足，本发明提出一种工业实时以太网的数据链路层电路及其数据交换方法，能适用于任何通用的现场总线和实时以太网。

本发明采用以下技术方案实现：一种工业实时以太网的数据链路层电路，其用于控制4～6个物理接口收发器；所述数据链路层电路包括4～6个MAC模块、4～6个媒体访问本地内存、1个通道内存切换开关、1个媒体访问共享内存、1个控制寄存器、1个地址译码器、1个端口控制器；

所述媒体访问本地内存的数量与所述MAC模块的数量相对应，每一个MAC模块连接一个媒体访问本地内存；所述媒体访问共享内存通过所述通道内存切换开关选择性连接其中一个媒体访问本地内存；所述地址译码器的输入端连接所述控制寄存器和这些媒体访问本地内存，所述地址译码器的输出端连接所述媒体访问共享内存；所述控制寄存器与这些媒体访问本地内存、所述媒体访问共享内存均连接；所述端口控制器与每个MAC模块、所述通道内存切换开关、所述控制寄存器、所述地址译码器均连接；

其中，所述媒体访问共享内存的内存空间里存储的数据经AHB片内高速总线或片间高速总线与一个运动控制器的MCU内核交换数据。