[发明专利]一种背板总线主站、系统及其数据通信方法

说明书

一种背板总线主站、系统及其数据通信方法，该背板总线主站包括物理收发器和通过CPU核实现的应用层单元，还包括通过FPGA实现的数据链路层单元、共享缓冲区、轮询控制信息缓冲区，应用层单元接收配置参数集并解析，配置参数集包括周期轮询数据和配置数据，将解析出的周期轮询数据和配置数据存储至轮询控制信息缓冲区，读取共享缓冲区内的轮询访问结果并发送至控制单元；数据链路层单元读取轮询控制信息缓冲区的周期轮询数据和配置数据，将配置数据发送至从站，根据周期轮询数据对从站进行轮询控制，接收从站的轮询访问结果并存储至共享缓冲区；物理收发器实现数据的物理收发。本申请提高了背板总线的通信速率，且简化了PLC背板的布线。

技术领域

本申请涉及但不限于背板总线技术领域，尤其涉及一种背板总线主站、系统及其数据通信方法。

背景技术

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

PLC背板总线主要负责主控模块和机架上的其它子模块(信号模块、功能模块等)之间的数据交换，通常还包含给子模块的电源供应。PLC系统通常采用传统的串行通信技术实现背板总线，串行总线可以提高在恶劣的工厂和工业环境下自动化设备的可靠性，传统的串行通信技术包括控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)、I2C(Inter－Integrated Circuit)、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)和工业实时以太网等，一般来说，很多作为PLC系统主芯片的处理器自身都集成了这些外设部件，但是处理器内部集成的I2C、UART、SPI等外设通信速率太慢，根本不能满足背板总线的通信速率要求；工业实时以太网的通信速度虽然很快，但它是点对点通信，因此，会导致PLC背板布线极为复杂。

发明内容

本申请实施例提供了一种背板总线主站、系统及其数据通信方法，能够提高背板总线的通信速率，且简化PLC背板的布线。

本申请实施例提供了一种背板总线主站，包括应用层单元、数据链路层单元、共享缓冲区、轮询控制信息缓冲区和物理收发器，所述应用层单元通过中央处理器CPU核实现，所述数据链路层单元、共享缓冲区和轮询控制信息缓冲区基于现场可编程门阵列FPGA实现，其中：所述应用层单元，用于接收配置参数集并进行解析，所述配置参数集包括周期轮询数据和配置数据，将解析出的周期轮询数据和配置数据存储至所述轮询控制信息缓冲区；读取所述共享缓冲区内的轮询访问结果；所述数据链路层单元，用于读取所述轮询控制信息缓冲区的周期轮询数据和配置数据，将所述配置数据发送至一个或多个从站，根据所述周期轮询数据对一个或多个从站进行轮询控制，接收从站的轮询访问结果并将轮询访问结果存储至所述共享缓冲区；所述物理收发器，用于在所述数据链路层单元和一个或多个从站之间实现数据的物理收发。

在示例性实施例中，所述配置参数集还包括非周期诊断数据；

所述应用层单元，还用于将解析出的非周期诊断数据存储至所述共享缓冲区；读取所述共享缓冲区内的非周期诊断结果；

所述数据链路层单元，还用于读取所述共享缓冲区中的非周期诊断数据，根据所述非周期诊断数据与一个或多个从站建立非周期通信过程，接收一个或多个所述从站的诊断结果并存储至所述共享缓冲区。

在示例性实施例中，所述应用层单元还用于，在上电后进行硬件初始化配置，启动背板总线协议栈，并置所述共享缓冲区中的协议栈启动标志有效；在所述将解析出的周期轮询数据和配置数据存储至所述轮询控制信息缓冲区之后，所述应用层单元还用于：置所述共享缓冲区中的轮询控制标志有效；