1 导言
工业操控体系的散布化、智能化、信息化开展,要求企业从现场操控层到办理层的全面无缝信息集成。工业以太网满意这一要求,完结了工业操控网络与企业信息网络的无缝衔接,成为操控网络开展的首要方向。Ether-Net/IP是当时干流的一种T业以太网,得到广泛的认可。全球已超越100万个装置节点,并转化为我国机械丁业规范。EtherNet/IP是仅有兼容于IEEE 802.3规范和TCP/IP协议的高功用I/O及运动操控网络,其在运用层施行了老练、先进、共同的CIP协议,供给了愈加敞开集成的工业自动化和信息化的全体处理方案。
本文研发的EtherNet/IP通讯适配器可完结信息层和设备层的有机结合,作为EtherNet/IP操控网络与其他技能之问的一个网关,将工业操控设备无缝集成到EtherNet/IP操控网络中,提高了操控体系的灵活性和兼容性。现在,EtherNet/IP设备根本由国外厂商供给,国内企业运用EtherNet/IP设备需求付出贵重的费用,本文开发的EtherNet/IP通讯适配器可填补国内空白,供给一种更高性价比的工业操控设备,有着杰出的运用远景。
2 Ethernet/IP协议简介
EtherNet/IP(Ethemet/industrial protoc01)是一种适宜工业环境运用的敞开协议体系,完结了规范TCP/IP以太网和通用工业协议(control and information protocol,CIP)的结合,将规范TCP/IP以太网延伸到T业实时操控。EtherNet/IP运用规范TCP/IP以太网,意味着工业用户能直接从TCP/IP以太网继续创新和本钱下降中获益;一起,在运用层引进和ControlNet、DeviceNet相同的CIP协议是EtherNet/IP最具特征的部分,它为选用不同物理层和数据链路层的网络供给共同的运用层协议规范,使各层网络在运用层完结无缝衔接。掩盖各种工业运用要求;此外,选用EtherNet/IP组成的操控网络可容易地集成到Internet/Intranet上,具有较好的共同性,处理操控网络中互操作性的难题。
3 EtherNet/IP通讯适配器的硬件规划
EtherNelflP协议拟定了设备描述(device profile)规范,对完结类似功用的工业设备按方针模型进行分类,并界说特定工业设备应包含的CIP方针以及方针之间的联络。设备描述有利于使不同厂商供给的设备行为共同。Ethemet/IP通讯适配器是设备描述规范中界说的一种设备类型(类型号为0Chex)。
针对Ethemet/IP通讯适配器的开发,本文选用根据ARM 920T内核的S3C2410微处理器。该处理器具有五级流水线、低功耗、高功用的特色,作业频率可达203 MHz。运用S3C24lO超卓的内核功用和丰厚的外部接口,结构Ethemet/IP通讯适配器的硬件体系,其组成结构如图1所示。
图1 根据$3C2410的通讯处理器硬件结构
本文选用大容量的NAND Flash和SDRAM,确保体系软件安稳、快速地运转。因为$3C2410本身不含以太网接口,因而选用CS8900网卡芯片完结以太网的功用。Ethemet/IP通讯适配器的硬件体系还包含了电源及复位电路、串行总线接口、LCD液晶显示接口、JTAG程序实时仿真接口等部分。
4 EtherNet/IP通讯适配器的底层软件规划
在完结硬件电路规划、制造后,需规划相应的BootLoader引导程序,编写安稳牢靠的I/0接口的驱动程序.从而为运用程序的开发供给一个硬件无关的软件渠道。
4.1 Boot Loader的规划与完结
Boot IDader是体系的引导代码,是操作体系和硬件之间的联合枢纽。Boot Loader由OEM发动代码和主代码两部分组成。其间OEM发动代码与硬件高度相关,首要担任硬件渠道初始化;主代码首要担任下载WindowsCE操作体系映像,设置适宜的硬件、软件环境,以便操作体系内核顺畅发动。
下载Windows CE的映像文件到方针渠道的使命是由主代码完结的。Windows CE内核映像文件一般20一30 MB。要将如此巨大的数据下载到方针设备,传输功率是关键问题。考虑传输功率和灵活性,以太网则是非常合理的挑选。长途主机与Windows CE方针渠道的通讯选用TFTP协议。方针渠道首要通THTP发送恳求报文到长途主机恳求下载Windows CE映像文件并获取映像文件的开端地址、长度等,然后开端接纳映像文件到RAM中,校验和承认数据是否有用后在Flash上分配有用地址空间将OS Image写入。
4.2 I/O接口驱动程序的规划
I/O接口驱动程序选用流接口驱动模型,以中止方法处理数据。流接口驱动程序是一个办理外围设备的动态链接库,完结一组规范的流接口函数给Windows CE内核运用,用来完结文件I/O和电源办理等。