[发明专利]一种驱动器实时同步通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制技术，特别涉及一种驱动器实时同步通信装置。

背景技术

控制领域中有众多的数据处理需要进行同步，例如，机械臂机器人的多轴同步等。此时，实时性便是控制系统的重要指标。然而，在现有技术中，应用较多的现场通信总线CAN、ISA等总线，速率低、延时大，难以实现大量数据的实时传输。而且，基于以太网的很多协议，例如，Modbus/TCP、Ethernet/IP、Powerlink、EPA、PROFINETRT等，协议栈都是通过软件实现，一般都无法达到小于1ms的实时同步要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种驱动器实时同步通信装置，从而可以硬件的方式实现了以太网协议报文的通信，满足实时性同步要求。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种驱动器实时同步通信装置，该装置包括：主控制板、EtherCAT通信模块、功率驱动板和存储器；

所述主控制板与所述EtherCAT通信模块使用并行总线或串行外设接口连接；

所述EtherCAT通信模块，用于基于EtherCAT协议进行数据的接收和发送，将所接收的数据和/或提取得到的EtherCAT数据发送给所述主控制板和存储器，以完成数据通信功能；

所述主控制板中设置有数字信号处理器和状态机，所述数字信号处理器用于根据接收到的数据，按照预设的电机驱动策略，通过功率驱动板对外接电机进行驱动，并对预设在所述主控制板中的状态机按照“初始化-预运行-安全运行-运行”的顺序逐级进行切换操作，完成主站在所述EtherCAT通信模块中的应用层状态控制寄存器中所指定的状态跳转；

所述存储器，用于存储所接收到的数据，根据读取指令将相应的数据发送给EtherCAT通信模块，并通过所述EtherCAT通信模块完成与主站之间的数据交换。

较佳的，所述EtherCAT通信模块包括：EtherCAT通信控制器和两个物理层芯片；

所述EtherCAT通信控制器，使用EtherCAT协议进行数据的接收和发送，从所接收到的EtherCAT帧中提取EtherCAT数据，并将所提取的EtherCAT数据发送给所述主控制板和存储器，或者将要发送的数据插入EtherCAT帧中，并完成EtherCAT帧的发送；

所述物理层芯片与所述EtherCAT通信控制器之间采用媒体独立接口MII进行连接，所述物理层芯片用于数据编码和电平转换。

较佳的，EtherCAT通信控制器中设置有EtherCAT数据链路层、物理层协议和应用层状态控制寄存器。

较佳的，所述主控制板中的状态机有五种状态：

初始化状态、预运行状态、安全运行状态、运行状态和引导状态。

较佳的，所述主控制板，还用于初始化数字信号处理器与EtherCAT通信控制器，选择过程数据接口类型，使能EtherCAT通信控制器的中断服务，初始化CoE对象字典，设置邮箱与过程数据的缓存通道初始参数，设置EtherCAT协议相关变量；

较佳的，所述主控制板完成主站在所述EtherCAT通信模块中的应用层状态控制寄存器中所指定的状态跳转包括：

主站通过发送网络报文，改变所述EtherCAT通信模块中的应用层状态控制寄存器中第一指定区域的值；

所述主控制板，还用于读取所述应用层状态控制寄存器中第一指定区域的值，并将主控制板中的状态机切换到与所读取的值相对应的状态；如果切换成功，则将结果写入所述应用层状态控制寄存器中第二指定区域；根据当前状态设置同步存储或现场总线存储管理单元通道参数，启动或停止所处理的数据服务类型；如果切换失败，则维持原状态不变，并给出错误标志指示，将错误码写入到所述应用层状态控制寄存器的第三指定区域。

较佳的，所述第一指定区域为应用层状态控制寄存器中的(0x120～0x121)；

所述第二指定区域为所述应用层状态控制寄存器中的(0x130～0x131)；

所述第三指定区域为所述应用层状态控制寄存器中的(0x134～0x135)。

较佳的，所述主控制板，还用于完成非周期性数据与过程数据通信的通道参数设置以及通信数据的处理，实现邮箱数据与实时过程数据的通信服务；当启动过程数据通信服务后，以查询或中断模式处理周期性过程数据。

较佳的，所述EtherCAT通信控制器对外的与所述数字信号处理器之间的接口为串行外设接口或者微控制器接口。