Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ ＡＴ 从 站 ＡＳ Ｉ Ｃ 芯片可 供使 用： Ｅ Ｔ１ １ ０ ０ 和 Ｅ Ｔ１ ２ ０ ０ 。其 中 Ｅ Ｔ１ ２ ０ ０适 合 在 低 成 本 、 低 复杂度 、 性 能要求 较低 的 从 站 系 统 中使 用 ， 本 设 计 采 用 ＡＳ Ｉ Ｃ 方
案。
束 包 含所有 从 站需 要 交 换 信 息 的 帧 ， 且对 帧 的处 理 是基 于 硬件 的 ， 即与处 理器 等性 能无 关 ， 对于 １ ０ ０ ０个 数字 Ｉ ／ Ｏ 的刷新 周期 仅为 ３ ０ ｓ ， 对 于一 个 高 达 １ ４ ８ ６ Ｂ的 以太 网帧 ， 数据 的传 输 时间仅 为 ３ ０ ０ ｆ ｓ 。因此 ， 此 课 题 的研究 是非 常有 意义 的 。 ２ 从 站硬 件实 现 从 站 系统 的构建 主 要 是 微 控 制器 的选 择 ， 目前 有 两种 Ｅ Ｓ Ｃ实 现 方 案 可 供 选 择 ： 一种是 Ｉ Ｐ — Ｃ ｏ ｒ ｅ方 案 ， 另一种 是 ＡＳ Ｉ Ｃ方 案 。其 中 Ａ Ｓ Ｉ Ｃ方 案是 一 种 为 实 现 特定 目的而 设 计 的集 成 电路 ， 与 Ｉ Ｐ － Ｃ ｏ ｒ ｅ相 比 ， ＡＳ Ｉ Ｃ 芯 片具有 高 效 、 紧凑、 高 性 价 比等 特 点 。 目前 有 两 种
第 ５期 （ 总第 ２ ０ ４期 ）
２ ０ １ ７年 １ Ｏ月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡｌ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
ＮＯ ．５
０ｃ ｔ ．
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ０ ９ ６ — ０ ２
文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
现 场总 线是 连接 控制 系统 与被 控设 备 的一种 串行 数 字式 多点 双 向通信 的数 据 总 线 ， 它 实 现 了控 制分 散 化 和控 制 系统 开 放化 。但 由于各 厂家处 理器 应用 协议 的不 同 ， 一般 存在 兼 容 性 问 题 。工 业 以 太 网 用 于将 若
３ 从 站 软 件 实 现
摘 要 ：分 析 了几 种 以太 网实 现 模 型 ，根 据 需 要和 开发 效 率 选 定 了采 用 ＡＳ Ｉ Ｃ开 发 方 案 ，并 分 析 了从 站 硬 件 和
软件的实现。
关键 词 ：Ｅｔ ｈ ｅ ｒ ＣＡＴ 协 议 ；现 场 总线 ；工 业 以太 网 ；ＡＳ Ｉ Ｃ
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ ３ ． １ １： ＴＰ ２ ７ ３
干独立 系统 进行 通信 连 接 ， 基 于 以太 网可 运行 不 同协 议， 因此 不存 在兼 容 性 问题 。但 国 内对 工 业 以太 网 的 研 究 还 处 于 起 步 阶段 ， 本 文 采 用 ＡＳ Ｉ Ｃ 方 案 实 现 了
应用层 Ｉ Ｔ 应用 ｌ 实时应用
网络 和 传输 层
物 理层
标 准的 以太 网 数 据链路 层
标准 以太 网物理 层
标准 的 以太 网 数 据链路层 标准 以太 网物理 层
修改 的以太 网 数据链 路层 标准 以太 网物理层
（ ａ ）通用 以太 网实现模 型
（ ｂ ）工业 以太 网实现模 型
图 １ 以 太 网 实 现 模 型
（ ｃ ）实 时工业 以太 网实现模 型
图 １ （ ａ ） 是 目前 常采 用 的模 型 ， 该 模 型 采 用独 立 帧
的格 式进 行通 信 ， 即 主站一 次 只与一个 从 站实 现通信 ， 其信 道利 用率 低 、 实时 性差 ， 且处 理速 度受 操作 系统 和
处理 器 的影 响 。图 １ （ ｃ ） 是建 议 采 用 的模 型 ， 该 模 型 通 过集 束 帧的方 式实 现 主从 站 之 间 的通 信 ， 即 主站 发 送
一
选定协 议 芯片后 ， 然 后考 虑其 物理 环境 的搭 建 ， 图 ２为应用 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ ＡＴ协议 的物理 连 接 图 。其 中连 接 器 为弹 片式 。 从站 硬件 电 路 主 要 包 含 电 源 电路 、 Ｅ Ｔ１ １ ０ ０外 围 电路 、 Ｐ ＨＹ 芯 片外 围电 路 、 Ｅ Ｔ１ ２ Ｏ ０连 接 电路 、 Ｐ ＤＩ 接 口和物理 端 口通信 配置 电路 等 。从 站结构 图如 图 ３所 示 。其 中 Ｆ Ｐ ＧＡ 与 Ｅ Ｔ１ １ ０ ０采用 并 行 与 串行 连 接 ， 与 Ｅ Ｔ１ ２ ０ ０采用 串行连 接 ， 实 现数 字 Ｉ Ｏ测试 。
示 。
实时应用
过程数据
应用层
网 络 和
Ｉ Ｔ 应 用
应用层 网络和 传 输层 数据链 路 层 物理层
Ｉ Ｔ 应 用 Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ
源自文库
实时应用 过程数 据
Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ
传输层
数据 链 路层 物理 层
Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ
数据链 路层
Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ ＡＴ从 站 。 １ 工 业 以 太 网 实 现 模 型 实 时工业 以太 网为 了达 到 高实 时性 能 ， 都采取 了 相应 的策 略 以解决 普通 以太 网 的数据 碰撞 问题 。对 已 有 的实 时工业 以太 网 ， 根据其 实 时性 实现 策略 的不 同 ， 实 现模 型可 分为通 用 以太 网 实 现模 型 、 工业 以太 网实 现模 型 和实 时工业 以太 网实 现模 型 ， 其 结 构 如 图 １所
Ｅｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ ＡＴ 协 议 从 站 设 计 与 实现
杨 勇军 ，龙 辛 ，王 纪 新
（ １ ． 湘潭 大 学 智 能 计 算 与 信 息 处 理 教 育 部 重 点 实验 室 ， 湖 南 湘潭
司 ， 湖 南 湘 潭 ４ １ １ １ ０ ５ ）
４ １ １ １ ０ ５ ；２ ． 湘 电 集 团 湘 电 风 能有 限 公