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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410646063.4 (22)申请日 2014.11.15 G05B 19/042(2006.01) H04L 29/06(2006.01) (71)申请人 昆明豫云通信技术有限公司 地址 650000 云南省昆明市盘龙区世纪俊园 二期2幢2单元1602号 (72)发明人 克新文 (54) 发明名称 一种通讯控制方法及通讯装置 (57) 摘要 本发明公开了一种通讯控制方法及通讯装 置，包括终端模块、以太网、从站、控制模块和主 站 ；所述终端模块用于发出指令、数据计算处理、 信息识别以及数据交互，负责动态收集整理用户 的相关实时信息。
2、，并将这些信息通过以太网传递 ； 终端模块内设有硬件人机接口装置、软件人机接 口装置和运算控制单元主控板模块，其中硬件人 机接口装置、软件人机接口装置用于发出指令、操 作并查看结果，运算控制单元主控板模块用于通 过应用程序模块处理数据、输入 / 输出数据，并控 制硬件人机接口装置、软件人机接口装置；本发 明使用方便，实现 EtherCAT 通讯功能以及专用功 能，避免出现信号的干扰和衰减，提高了控制精度 和可靠性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104460437 A (43)。
3、申请公布日 2015.03.25 CN 104460437 A 1/2 页 2 1.一种通讯控制方法及通讯装置，包括终端模块（1）、以太网（5）、从站（8）、控制模块 （6）和主站（9）；其特征在于，所述终端模块（1）用于发出指令、数据计算处理、信息识别以 及数据交互，负责动态收集整理用户的相关实时信息，并将这些信息通过以太网（5）传递 ； 终端模块（1）内设有硬件人机接口装置（2）、软件人机接口装置（3）和运算控制单元主控板 模块（4），其中硬件人机接口装置（2）、软件人机接口装置（3）用于发出指令、操作并查看结 果，运算控制单元主控板模块（4）用于通过应用程序模块处理数据、输入 / 输出数。
4、据，并控 制硬件人机接口装置（2）、软件人机接口装置（3）；所述终端模块（1）通过以太网（5）读取 / 写入数据或信号，远程连接控制模块（6）；控制模块（6）包括通讯控制器（7）；所述通讯控制 器（7）及使用该通讯控制器（ ）的控制系统采用 EtherCAT 协议进行通讯 ；通讯控制器（7） 应用于主从模式的控制系统，并设置在控制系统的从站（8）上，作为从站（8）进行通讯的专 用硬件 ；通讯控制器（7）包括通讯板（71）、FPGA 控制板（72）和 SPI 接口（73），其中，通讯板 （71）通过标准网口与主站（9）进行通讯，且通讯板（ ）与 FPGA 控制板之间通过 SPI 接口 （73）连。
5、接，FPGA 控制板与从站（8）设备连接 ；所述通讯板（71）中集成有 EtherCAT 通讯程 序，通讯板（71）采用 FB1111-0141 板，通讯板（71）在主站（9）扫描到从站（8）设备对从站 （8）进行初始化时，将设备描述文档存储到从站（8）的 EEPROM 中去 ；FPGA 控制板（72）中集 成有基于 PC 的本身配置的 IP 核，并通过接口 (Altera 或 Xilinx 接口 ) 与其内的软核处理 器进行通讯，且 FPGA 控制板（72）物理接口和内部功能可调。 2.根据权利要求（1）所述的通讯控制方法及通讯装置，其特征在于，所述硬件人机接 口装置（2）包括显示屏、物理按。
6、键以及中断响应器显示屏设置为触摸屏 ；软件人机接口装 置（3）负责动态收集整理用户的相关实时信息、数据计算处理、信息识别以及数据交互等方 面。 3.根据权利要求（1）所述的通讯控制方法及通讯装置，其特征在于，所述运算控制单 元主控板模块（4）包括调制解调器、A/D 信号转换处理器和 D/A 信号转换处理器，运算控制 单元主控板模块（4）用于转换处理信号，具有软件人机接口装置（3）使用的内嵌操作系统， 在内嵌的操作系统上安装并执行相应指令的应用程序，其中的应用程序是使用嵌入系统编 程开发语言 C/C+ 编写并经过平台编译器编译的特定二进制程序，并调配终端模块的软件 资源、硬件资源，简化用户指令，。
7、识别用户发出的相应指令。 4.根据权利要求（1）所述的通讯控制方法及通讯装置，其特征在于，所述主站（9）作为 上位机，主站（9）装设有实现 EtherCAT 协议的通讯软件 (TwinCAT) ；通讯板（71）将由 FPGA 控制板（72）收集的从站（8）的状态数据写入下行数据帧规定报名中 ；通讯板（71）完成读取 和写入之后，从站（8）与主站（9）完成数据交换，下行数据帧继续下行到达下一个从站（8）， 由下一个从站（8）的通讯控制器完成上述操作，直到最后一个从站（8），最后一个从站（8） 通讯控制器完成操作后，最后一个从站（8）将下行数据帧变为上行数据帧，通过各个从站 （8）返回到主站（9）。
8、，主站（9）对返回的上行数据帧进行处理，主站（9）与从站（8）之间完成 一次通讯。 5.根据权利要求（1）所述的通讯控制方法及通讯装置，其特征在于，所述主站（9）产生 EherCAT 协议数据帧，并将对从站的控制命令写入数据帧规定报文中，控制所述数据帧在整 个系统中循环。 6.根据权利要求（1）所述的通讯控制方法及通讯装置，其特征在于，所述主站（9）产生 权 利 要 求 书CN 104460437 A 2/2 页 3 下行数据帧到达从站（8）时，通讯板（71）接收下行数据帧并读取规定报文中主站（9）对从 站（8）的控制命令，交于 FPGA 控制板对控制命令进行解析处理，通讯板（71）还将由 F。
9、PGA 控 制板收集的从站（8）的状态数据写入下行数据帧规定报文中。 权 利 要 求 书CN 104460437 A 1/4 页 4 一种通讯控制方法及通讯装置 技术领域 0001 本发明涉及一通讯领域，具体是一种通讯控制方法及通讯装置。 背景技术 0002 由于网络通信技术的不断提高，网络伺服系统成为目前伺服系统的发展方向。把 网路引入伺服控制系统，在控制器和伺服驱动器之间通过网络进行数据通信，使控制器和 驱动器之间数据传输在速度和可靠性方面大大的提高，同时也提供了精确的多轴同步功 能。但目前由于一些特殊领域的应用，无网络接口的伺服系统仍被某些行业所使用。无网络 接口伺服系统通过脉冲 + 方。
10、向或模拟信号方式在上位机 ( 主站 ) 和伺服驱动器 ( 从站侧 ) 之间进行通信，其控制灵活，开放性强，在很多工业控制系统中，采用无网络接口伺服系统 位置控制方式即脉冲 + 方向的控制方式实现。但当上位控制器与伺服驱动器距离较远时， 会出现信号的干扰和衰减等问题，降低了控制精度和可靠性。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种通讯控制方法及通讯装置，以解决上述背景技术中提 出的问题。 0004 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案 ： 一种通讯控制方法及通讯装置，包括终端模块、以太网、从站、控制模块和主站 ；所述 终端模块用于发出指令、数据计算处理、信息识别以及数据交互，负责动态收集。
11、整理用户的 相关实时信息，并将这些信息通过以太网传递 ；终端模块内设有硬件人机接口装置、软件人 机接口装置和运算控制单元主控板模块，其中硬件人机接口装置、软件人机接口装置用于 发出指令、操作并查看结果，运算控制单元主控板模块用于通过应用程序模块处理数据、输 入 / 输出数据，并控制硬件人机接口装置、软件人机接口装置 ；所述终端模块通过以太网读 取 / 写入数据或信号，远程连接控制模块 ；控制模块包括通讯控制器 ；所述通讯控制器及 使用该通讯控制器的控制系统采用 EtherCAT 协议进行通讯 ；通讯控制器应用于主从模式 的控制系统，并设置在控制系统的从站上，作为从站进行通讯的专用硬件 ；通讯控。
12、制器包括 通讯板、FPGA 控制板和 SPI 接口，其中，通讯板通过标准网口与主站进行通讯，且通讯板与 FPGA 控制板之间通过 SPI 接口连接，FPGA 控制板与从站设备连接 ；所述通讯板中集成有 EtherCAT 通讯程序，通讯板采用 FB1111-0141 板，通讯板在主站扫描到从站设备对从站进 行初始化时，将设备描述文档存储到从站的 EEPROM 中去 ；FPGA 控制板中集成有基于 PC 的 本身配置的 IP 核，并通过接口 (Altera 或 Xilinx 接口 ) 与其内的软核处理器进行通讯，且 FPGA 控制板物理接口和内部功能可调。 0005 作为本发明进一步的方案 ：所述。
13、硬件人机接口装置包括显示屏、物理按键以及中 断响应器显示屏设置为触摸屏 ；软件人机接口装置负责动态收集整理用户的相关实时信 息、数据计算处理、信息识别以及数据交互等方面。 0006 作为本发明再进一步的方案 ：所述运算控制单元主控板模块包括调制解调器、A/ 说 明 书CN 104460437 A 2/4 页 5 D 信号转换处理器和 D/A 信号转换处理器，运算控制单元主控板模块用于转换处理信号，具 有软件人机接口装置使用的内嵌操作系统，在内嵌的操作系统上安装并执行相应指令的应 用程序，其中的应用程序是使用嵌入系统编程开发语言 C/C+ 编写并经过平台编译器编译 的特定二进制程序，并调配终端模。
14、块的软件资源、硬件资源，简化用户指令，识别用户发出 的相应指令。 0007 作为本发明再进一步的方案 ；所述主站作为上位机，主站装设有实现 EtherCAT 协 议的通讯软件 (TwinCAT) ；通讯板将由 FPGA 控制板收集的从站的状态数据写入下行数据帧 规定报名中 ；通讯板完成读取和写入之后，从站与主站完成数据交换，下行数据帧继续下行 到达下一个从站，由下一个从站的通讯控制器完成上述操作，直到最后一个从站，最后一个 从站通讯控制器完成操作后，最后一个从站将下行数据帧变为上行数据帧，通过各个从站 返回到主站，主站对返回的上行数据帧进行处理，主站与从站之间完成一次通讯。 0008 作为本发。
15、明再进一步的方案 ；所述主站产生 EherCAT 协议数据帧，并将对从站的 控制命令写入数据帧规定报文中，控制所述数据帧在整个系统中循环。 0009 作为本发明再进一步的方案 ；所述主站产生下行数据帧到达从站时，通讯板接收 下行数据帧并读取规定报文中主站对从站的控制命令，交于 FPGA 控制板对控制命令进行 解析处理，通讯板还将由 FPGA 控制板收集的从站的状态数据写入下行数据帧规定报文中。 0010 与现有技术相比，本发明的有益效果是 ：中断响应器能保证物理按键的操作在第 一时间被处理，使用方便，其作为对物理按键的辅助可以向用户提供更多详细的动态信息 ； 通讯板集成有EtherCAT通讯程。
16、序，实现EtherCAT通讯功能以及专用功能，从而使得主站与 从站侧距离较远时，避免出现信号的干扰和衰减，提高了控制精度和可靠性 ；当主站产生和 控制 EtherCAT 协议下行数据帧在整个系统中循环时，主站产生下行数据帧，并将对各个从 站的控制命令写在下行数据帧规定报文中，当下行数据帧到达从站时，由于通讯控制器的 通讯板中集成有 EtherCAT 通讯程序，使通讯控制器能够对 EtherCAT 协议的下行数据帧进 行支持和处理，实现 EtherCAT 通讯功能以及专用功能 ；具体的，通讯板接收该下行数据帧 并读取规定报文中主站对该从站的控制命令，交于 FPGA 控制板 2 对控制命令进行解析。
17、处 理，FPGA 控制板 2 在 FPGA 里实现对象字典的配置，可根据用户需要，随时修改参数，相较传 统采用 MCU 与主站控制板相连接的方式，具有很强的灵活性，不需要针对用户支持的每一 种协议改变硬件和配置，传输速度快。 附图说明 0011 图 1 为通讯控制方法及通讯装置的结构示意图。 0012 图 2 为通讯控制方法及通讯装置中通讯控制器结构示意图。 0013 图 3 为通讯控制方法及通讯装置中 SPI 接口结构示意图。 具体实施方式 0014 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实。
18、施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 说 明 书CN 104460437 A 3/4 页 6 0015 请参阅图 1 3，本发明实施例中，一种通讯控制方法及通讯装置，包括终端模块 1、以太网 5、从站 8、控制模块 6 和主站 9 ；所述终端模块 1 用于发出指令、数据计算处理、信 息识别以及数据交互，负责动态收集整理用户的相关实时信息，并将这些信息通过以太网 5 传递 ；终端模块 1 内设有硬件人机接口装置 2、软件人机接口装置 3 和运算控制单元主控板 模块 4，其中硬件人机接口装置 2、软件人机接口装。
19、置 3 用于发出指令、操作并查看结果，运 算控制单元主控板模块4用于通过应用程序模块处理数据、输入/输出数据，并控制硬件人 机接口装置 2、软件人机接口装置 3 ；硬件人机接口装置 2 包括显示屏、物理按键以及中断 响应器，物理按键提供用户最常用的操作，使用方便，中断响应器能保证物理按键的操作在 第一时间被处理，显示屏设置为触摸屏，其作为对物理按键的辅助可以向用户提供更多详 细的动态信息 ；软件人机接口装置 3 负责动态收集整理用户的相关实时信息、数据计算处 理、信息识别以及数据交互等方面 ；运算控制单元主控板模块 4 包括调制解调器、A/D 信号 转换处理器和 D/A 信号转换处理器，运算控。
20、制单元主控板模块 4 用于转换处理信号，具有 软件人机接口装置 3 使用的内嵌操作系统，在内嵌的操作系统上安装并执行相应指令的应 用程序，其中的应用程序是使用嵌入系统编程开发语言 C/C+ 编写并经过平台编译器编译 的特定二进制程序，并调配终端模块的软件资源、硬件资源，简化用户指令，识别用户发出 的相应指令 ；所述终端模块 1 通过以太网 5 读取 / 写入数据或信号，远程连接控制模块 6 ； 控制模块 6 包括通讯控制器 7 ；所述通讯控制器 7 及使用该通讯控制器 7 的控制系统采用 EtherCAT 协议进行通讯，通讯板 7 集成有 EtherCAT 通讯程序，实现 EtherCAT 通。
21、讯功能以 及专用功能，从而使得主站 9 与从站 8 侧距离较远时，避免出现信号的干扰和衰减，提高了 控制精度和可靠性 ；通讯控制器7应用于主从模式的控制系统（通讯控制器7除适用主从模 式模式外，还适用于主站 9 与主站 9 的通讯），并设置在控制系统的从站 8 上，作为从站 8 进 行通讯的专用硬件 ；通讯控制器 7 包括通讯板 71、FPGA 控制板 72 和 SPI 接口 73，其中，通 讯板 71 通过标准网口与主站 9 进行通讯，且通讯板 71 与 FPGA 控制板之间通过 SPI 接口 73 连接，FPGA 控制板与从站 8 设备连接 ；所述通讯板 71 中集成有 EtherCAT 。
22、通讯程序，通讯板 71 采用 FB1111-0141 板，通讯板 71 在主站 9 扫描到从站 8 设备对从站 8 进行初始化时，将 设备描述文档存储到从站 8 的 EEPROM 中去 ；FPGA 控制板 72 中集成有基于 PC 的本身配置 的 IP 核，并通过接口 (Altera 或 Xilinx 接口 ) 与其内的软核处理器进行通讯，且 FPGA 控 制板 72 物理接口和内部功能可调 ；所述主站 9 作为上位机，主站 9 装设有实现 EtherCAT 协 议的通讯软件 (TwinCAT)，当主站 9 产生和控制 EtherCAT 协议下行数据帧在整个系统中循 环时，主站 9 产生下行数。
23、据帧，并将对各个从站 8 的控制命令写在下行数据帧规定报文中， 当下行数据帧到达从站 8 时，由于通讯控制器 7 的通讯板 71 中集成有 EtherCAT 通讯程序， 使通讯控制器 7 能够对 EtherCAT 协议的下行数据帧进行支持和处理，实现 EtherCAT 通讯 功能以及专用功能 ；具体的，通讯板 71 接收该下行数据帧并读取规定报文中主站 9 对该从 站 8 的控制命令，交于 FPGA 控制板 72 对控制命令进行解析处理，FPGA 控制板 72 在 FPGA 里 实现对象字典的配置，可根据用户需要，随时修改参数，( 相较传统采用 MCU 与主站 9 控制 板相连接的方式，具有很。
24、强的灵活性，不需要针对用户支持的每一种协议改变硬件和配置， 传输速度快 ) ；通讯板 71 将由 FPGA 控制板 72 收集的从站 8 的状态数据写入下行数据帧规 定报名中 ；通讯板71完成读取和写入之后，从站8与主站9完成数据交换，下行数据帧继续 下行到达下一个从站 82，由下一个从站 82 的通讯控制器完成上述操作，直到最后一个从站 说 明 书CN 104460437 A 4/4 页 7 8，最后一个从站8通讯控制器完成操作后，最后一个从站8将下行数据帧变为上行数据帧， 通过各个从站 8 返回到主站 9，主站 9 对返回的上行数据帧进行处理，主站 9 与从站 8 之间 完成一次通讯 ；主。
25、站9产生EherCAT协议数据帧，并将对从站的控制命令写入数据帧规定报 文中，控制所述数据帧在整个系统中循环，且主站 9 产生下行数据帧到达从站 8 时，通讯板 71接收下行数据帧并读取规定报文中主站9对从站8的控制命令，交于FPGA控制板对控制 命令进行解析处理，通讯板 71 还将由 FPGA 控制板收集的从站 8 的状态数据写入下行数据 帧规定报文中。 0016 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所。
26、附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 0017 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。 说 明 书CN 104460437 A 1/2 页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104460437 A 2/2 页 9 图3 说 明 书 附 图CN 104460437 A 。