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1、目 录录1现场总线控控制技术与工工业以太网2. 工业以太太网实时性问问题3EtherrnetIP协议简介4EtherrnetI P通信适适配器硬件设设计与实现5EtherrNet/IIP 工业以以太网优缺点点及发展前景景EtherneetIP协议简介1 现场总线控控制技术与工工业以太网20世纪90年年代以后随着着现场总线控控制技术的逐逐渐成熟，智能化与功功能自治性的的现场设备的的广泛应用，嵌嵌入式控制器器、智能现场场测控仪表和和传感器等方方便地接入了了现场总线。现场总线控制系系统(FCS)是顺应智能能现场仪表而而发展起来的的。它的初衷衷是用数字通通讯代替4-200mA模拟传输技技术，但随着着现
2、场总线技技术与智能仪仪表管控一体体化(仪表调校、控控制组态、诊诊断、报警、记记录)的发展，在在控制领域内内引起了一场场前所未有的的革命。控制专家们纷纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系系统的主流。然然而在控制界界对FCS进行概念炒炒作的时候，却却注意到它的的发展在某些些方面的不协协调，其主要要表现在迄今今为止现场总总线的通讯标标准尚未统一一：8种现场总线线经过14年的纷争，最最后IEC的现场总线线标准化组织织经投票，通通过以下这8种现场总线线成为IEC611158现场总线标标准，即：FF H1，Contrrol Neet，ProfiiBus，InterrBus，PNet，Worldd FIP，
3、Swiftt Net，FF之高速EtherNNet即HSE。这8种现场总线线互不兼容，这这也使得各厂厂商的仪表设设备难以在不不同的FCS中兼容。此此外，FCS的传输速率率也不尽人意意，以基金会会现场总线(FF)正在制定的的国际标准为为例，它采用用了ISO的参考模型型中的3层(物理层、数数据链路层和和应用层)和极具特色色的用户层，其其低速总线H1的传输速度度为3125kbps，高速总线H2的传输速度度为1 Mbpps或25Mbps，这在有些些场合下仍无无法满足实时时控制的要求求。又如广泛泛用于汽车行行业的Can总线系统，其最高的的传输速率为为1 Mbpps40米；这些现现场总线受通通讯距离制约约
4、较大。由于上述原因，使FCS在工业控制中的推广应用受到了一定的限制。以太网具有传输输速度高、低低耗、易于安安装和兼容性性好等方面的的优势，由于于它支持几乎所有流流行的网络协协议，所以在在商业系统中中被广泛采用用。但是传统统以太网采用总线式拓朴朴结构和多路路存取载波侦侦听碰撞检测测(CSMACD)通讯方式，在在实时性要求求较高的场合合下，重要数数据的传输过过程会产生传传输延滞，这这被称为以太太网的“不确定性”。研究表明明：商业以太太网在工业应应用中的传输输延滞在230ms之间，这是是影响以太网网长期无法进进入过程控制制领域的重要要原因之一。因因此对以太网网的研究具有有工程实用价价值，从而产产生了
5、一种新新型的针对工工业控制领域域的以太网一一工业以太网网。由于以太网具有有应用广泛、价价格低廉、通通信速率高、软软硬件产品丰丰富、应用支持技术成熟等等优点，目前前它已经在工工业企业综合合自动化系统统中的信息层层与控制层得到了广泛应应用，并呈现向下延伸直直接应用于工工业控制现场场的趋势。从从目前国际、国内工业以以太网技术的的发展来看，目目前工业以太太网在控制层层已得到广泛泛应用，并成为事实上的的标准。未来来工业以太网网将在工业企企业综合自动动化系统中的的现场设备之之间的互连和和信息集成中中发挥越来越越重要的作用用。工业以太网技术术作为后起之之秀，迅速抢抢占着其它总总线形式的市市场，推动其其发展的
6、两大动力是是：光纤环网网的应用、分分布智能装置置仪表。光纤环网解决了了两大问题：第一，轻松松解决了在化化工、矿业等等极端条件的的本质防爆问题，这这一下子将以以太交换设备备向前推动了了一个层次，使使以太网可以以到达工业现场层，第第一次成为真真正的FielddBus；第二，通通过环网的冗冗余提高以太太交换的可靠性，从而而使工业以太太网第一次可可以应用对可可靠性要求较较高的应用环环境中。而分布智能的装装置仪表，解解决了所谓以以太传输时滞滞不确定性的的诟病。首先先，光纤环网的千兆兆交换速度，已已经使绝大部部分工业控制制数据在可接接受的时间内内交换，对于于大部分的工工业生产信息息，在100ms的时滞都是
7、是可以接受的的。而如果所所有的控制均均需要通过集集中的方式进进行，显然这这个时滞又太太大了。可喜喜的是，工业业控制装置和和智能仪表正正在向分布式式发展。这种种发展趋势，导导致大量的本本地控制指令令不需要通过过冗长的总线线来传输，而而是由仪表或或装置的本地地计算完成，这这就不需要通通过数据交换换的方式苛刻刻地要求工业业以太网的确确定时延。2 工业以太网网实时性问题题工业以太网有着着许多令人所所信服的优点点。但是传统统商业以太网网技术应用到到工业现场仍仍然有着或多多或少的不足足和缺陷，经经过许多研究究机构和工程程技术人员的的不懈努力和和对关键技术术的研究，使使传统以太网网技术不断改改进来满足工工业
8、现场控制制要求。这些些关键技术包包括通信确定定性和实时性性技术、系统统稳定性技术术、系统互操操作性技术、网网络安全性技技术、总线供供电及本质安安全与安全防防爆技术等。下下面就确定性性和实时性做做一些介绍。2.1 通讯确确定性和实时性性技术传统以太网采用用总线式的拓拓扑结构和多多路存取载波波侦听碰撞撞(CSMAC通讯方式，即即网络上的每每个节点都通通过竞争的方方式来获取发发送信息报文文的权利，节节点通过监听听信道，当发发现信道空闲闲时则把待发发的信息报文文发送出去，如如果信道忙则则处于等待状状态。在发送送信息后检测测是否发生了了碰撞，如果果出现则退出出信道等待重重发。不难想想象当网络负负荷比较重
9、的的时候大量节节点都在尝试试重发进而导导致网络堵塞塞，使一些节节点的信息长长时间得不到到发送，这种种特性称为以以太网的不确确定性。研究究表明：传统统以太网在工工业控制中的的传输延迟，对对数据传送要要求很高的场场合是不能够够应用的，这这也影响了以以太网技术在在工业底层控控制网络中的的应用。随着以太网技术术的不断发展展，工业以太太网在确定性性和实时性方方面已经基本本达到了工业业现场实时控控制的要求。首先，在网络拓拓扑结构上采采用了星形连连接代替总线线型连接。图图1示意了两种种不同的网络络拓扑结构。其其中的星形连连接用网桥或或路由器等设设备将网络分分割成多个网网段(Segmment)，在每个网网段上
10、以一个个多口集线器器为中心，将将若干个设备备或节点连接接起来，这样样挂接在同一一网段上的所所有设备形成成一个冲突域域(Colllisionn)。每个冲突突域均采用CSMACD机制来管理理网络冲突。这这种分段方法法可以使每个个冲突域的网网络负荷减轻轻、碰撞几率率减小。图1 以太网网网络拓扑结结构的比较3 EtheernetIP协议简介现场总线国际标标准IEC 661158经过十几年年的争论和斗斗争后，放弃弃了其制定单单一现场总线标准准的初衷，最最终发布了包包括8种(第3版修订后增增加了两种类类型，而成为10种类型型)类型总线的的国际标准。这这说明各大总总线各具特点点、不可互相相替代的局面得到世界
11、界工控界的认认可。目前有Modbbus-IDDA工业以太网网，EtherrnetlP工业以太网网，FF HSE工业以太网，ProofitNeet工业以太太网等几种协协议。下来我我们就EtherrnetIP工业以太太网进行介绍绍。EtherNeetIP(EttherNeet Inddustryy Prottoco1)是适合工业业环境应用的的协议体系。它它是由两大工工业组织ODVA(OpenDDeviceeNet VVendorrs Asssociattion)CControolNet Interrnatioonal所推出的最最新的成员。和DeviceNet以及ControlNet一样，它们都是基
12、于CIP(Control and Informalon Protoco1)协议的网络。它是一种是面向对象的协议，能够保证网络上隐式的实时I0信息和显式信息(包括用于组态参数设置、诊断等)的有效传输。EtherNeetIP采用和DevieeNet以及ContrrolNett相同的应用用层协CIPP(Conttrol aand Innformaation Protooco1)，因此，它它们使用相同同的对象库和和一致的行业业规范，具有有较好的一致致性。EtherNNetIP采用标准的EtherrNet和TCPIP技术来传送CIP通信包，这这样，通用且且开放的应用用层协议CIP加上已经被被广泛使用的的
13、EtherrNet和TCPIP协议，就构构成EtherrNetIP协议的体系系结构。协议议的各层结构构如图2所示。图2 应用CIIP的EtherrNet/IIP3.1 EthhernetIP协议模型型及协议内容容1. 物理层和和数据链路层层EtherNeetIP在物理层和和数据链路层层采用以太网网。其主要由由以太网控制制器芯片来实实现。从图2可看出，不不久的将来会会出现更合适适的物理层和和数据链路层层协议，会出现相应的芯芯片。但是上上面的协议无无须改变。2 .网络层和和传输层EtherNeetIP在网络层和和传输层采用用标准的TCPIP技术。对于于面向控制的的实时I0数据，采用UDPIP协议来
14、传送送，而对于显显式信息(如组态、参参数设置和诊诊断等)则采用TCPIP来传送过程程监控层流通通的数据基本本是显式信息息，采用TCPIP来传送，其其优先级较低低。而将来采采用工业以太太网EtherNetIP协议的现场场设备层，流流通的数据基基本是实时IO数据，采用UDPIP胁议来传送送，其优先级级较高。3. 控制及信信息协议(ClP)控制及信息协议议(CIP)是一种为工工业应用开发发的应用层协协议，被DevicceNet、ContrrolNett、EtherNetIP等3种网络所采采用，因此这这3种网络相应应地统称为CIP网络.（1）CIP的的特点有以下下几点报文CIP协议最重重要的特点是是可
15、以传输多多种类型的数数据。工业应应用中所需要要传输的数据据类型有IO、互锁、配置置、故障诊断断、程序上载载或下载等。这这些不同类型型的数据对传传输服务质量量的要求是不不同的。重要要的传输服务务质量评价指指标有确定性性、单位时间间内有通信行行为的节点所所占的比例、响响应时间等。CIP根据所传传输的数据对对传输服务质质量要求的不不同，把报文文分为两种：显式报文和隐式报报文。显式报报文用于传输输对时间没有有苛求的数据据，比如程序序的上载下载、系统维护护、故障诊断断、设备配置置等。由于这这种报文包含含解读该报文文所需要的信息，所以称称为显式报文文。隐式报文文用于传输对对时间有苛求求的数据，如如IO、实
16、时互锁锁等。由于这这种报文不包包含解读该报报文所需要的的信息，其含含义是在网络络配置时就确确定的，所以以称为隐式报报文。由于隐隐式报文通常常用于传输IO数据，隐式式报文又称为为IO报文或隐式IO报文。在网络底层协议议的支持下，CIP用不同的方方式传输不同同类型的报文文，以满足它它们对传输服服务质量的不不同要求。DevicceNet给予不同类类型的报文不不同的优先级级，隐式报文使用优优先级高的报报头，显式报报文使用优先先级低的报头头。ContrrolNett在预定时问问段发送隐式式报文，在非非预定时问段段发送显式报报文。而EthemmetIP用TCP来发送显式式报文，用UDP来发送隐式式报文。面
17、向连接CIP还有一个个重要特点是是面向连接，即即在通信开始始之前必须建建立起连接，获获取惟一的连连接标识符(conneectionn ID)。如果连接接涉及到双向向的数据传输输，就需要两个CIDD。CID的定义及格格式是与具体体网络有关的的，比如，DevicceNet的CID定义是基于CAAN标识符的。通通过获取CD，连接报文文就不必包含含与连接有关关的所有信息，只需要要包含CID即可，从而而提高了通信信效率。不过过，建立连接接需要用到未连接报文。未未连接报文需需要包括完整整的目的地节节点地址、内内部数据描述述符等信息，如果需要应应答，还要给给出完整的源源节点地址。对应于两种CIIP报文传输，
18、CIP连接也有两种种，即显式连连接和隐式连连接。建立连连接需要用到到末连接报文文管理器(uncoonnectted Meessagee ManaagerUCMM)，它是CIP设备中专门门用于处理未未连接报文的的一个部件。如如果节点A试图与节点B建立显式连连接，它就以以广播的方式式发出一个要要求建立显式式连接的未连连接请求报文文，网络上所所有的节点都都接收到该请请求，并判断断是否发给自自己的，节点点B发现是发给给自己的，其其UCMM就做出反应应，也以广播播的方式发出出一个包含CID的未连接响响应报文，节节点A接收到后，得得知CID，显式连接接就建立了。隐隐式连接的建建立更为复杂杂，它是在网网络配
19、置时建建立的，在这这一过程中，需需要用到多种种显式报文传传输服务。CIIP把连接分为多多个层次，从从上往下依次次是应用连接接、传输连接接和网络连接接。一个传输输连接是在一一个或两个网网络连接的基基础上建立的的，而一个应应用连接是在在一个或两个个传输连接的的基础上建立立的。生产者消费费者模型在传统的源目目的通信模式式下，源端每每次只能和一一个目的地址址通信，源端端提供的实时时数据必须保保证每一个目目的端的实时时性要求，同同时一些目的的端可能不需需要这些数据据，因此浪费费了时间，而而且实时数据据的传送时间间会随着目的的端数目的多多少而改变。而而在EtherrNeLIP所采用生产产者消费者者通信模式
20、下下，数据之间间的关联不是是由具体的源源、目的地址址联系起来，而而是以生产者者和消费者的的形式提供，允允许网络上所所有节点同时时从一个数据据源存取同一一数据，因此此使数据的传传输达到了最最优化，每个个数据源只需需要一次性的的把数据传输输到网络上，其其它节点就可可以选择性地地接收这些数数据，避免了了浪费带宽，提提高了系统的的通信效率，能能够很好地支支持系统的控控制、组态和和数据采集。（2） CIPP 协议功能能及特征EtherNeet/IP 其特色就是是被称作控制制和信息协议议的CIP 部分。CIPP 一方面提提供实时I/O 通信，一一方面实现信信息的对等传传输。其控制制部分通过隐隐形报文来实实
21、现实时I/O 通信，信信息部分则通通过显性报文文来实现非实实时的信息交交换。CIP 协议的一个个重要的特性性，是其介质质无关性。即即CIP 作为为应用层协议议的实施与底底层介质无关关。这就是人人们可以在控控制系统和II/O 设备备上灵活实施施这一开放协协议的原因。同同样，当未来来新型的通讯讯手段出现时时，人们一样样可以方便地地将其移植到到更高性能的的网络上实施施，并且提供供全部的网络络功能，保证证与原有现场场总线或者以以太网技术的的透明性和一一致性。3.2 EthherNett/IP 的的通信机制1. 通信模式式不同于源/目的的通信模式，EtherNet/IP 采用生产/消费模式，它允许网络上
22、的节点同时存取同一个源的数据。在生产/消费模式中，数据被分配一个唯一的标识，每一个数据源一次性的将数据发送到网络上，其他节点选择性的读取这些数据，从而提提高了系统的的通信效率。2. CIP 报文通信CIP 报文定定义了显式报报文和隐式报报文两种报文文类型, 隐式报文文是对时间有有苛刻要求的的I/O信息(时间触发、控控制器互锁等等等)，此时数据据量不大但需需要高的速度度或需要较长长的源节点和和其他节点连连接时间，所所以这部分采采用的是速度度较快的UDDP 协议；显式报文数数据量较大但但不需要一直直连接所以这这部分采用TTCP 协议。CIP 报文的的通信分为无无连接的通信信和基于连接接的通信。无无
23、连接的报文文通信是CIIP 定义的的最基本的通通信方式。设设备的无连接接通信资源由由无连接报文文管理器UCMM 管理。无连接通信信不需要任何何设置或任何何机制保持连连接激活状态态; 基于连接接的报文通信信是CIP 网路传递报报文的另一种种方式,可用来传递递I/O数据和和显式报文。这这种通信方式式支持生产者者/消费者模式式的多点传输输关系, 一次向多多个目的节点点进行高效的的数据传输。4 EtheernetI P通信适适配器硬件设设计与实现EtherNeetIP硬件设备备开发主要有有2种方式：一一种是基于单单板计算机系系统；另外一一种是开发嵌嵌入式系统。嵌嵌入式系统应应用广泛，有有非常多资源源可
24、供设计者者使用，同时时嵌入式系统统硬件制作成成本低，硬件件设备可以设设计的更为紧紧凑，有利于于系统的小型型化。下来介介绍采用嵌入入式系统设计计EthernnetIP通信适配配器。41 硬件系系统总体架构构EtherneetIP通信适配配器作为工业业控制中的网网络设备，对对数据处理能能力、数据收收发的实时性性、可靠性上上较商用以太太网有着更严严格的规范和和要求，硬件件必须能够满满足这些功能能及要求。而而微处理器是是系统的控制制核心，其性性能的好坏直直接决定了系系统性能的优优劣；因此，本本通信适配器器选用三星公公司的ARMM9 S3CC2410为为CPU，其有有丰富的外围围接口功能，强强大的处理能
25、能力。本系统统硬件设计以以S3C24110为核心，外外围扩展了664MbittsSRAMM、64Mbiits NAAND FLLASH、以以太网控制其其CS89000、RS2322串口、I/O接口、JTAAG程序实时时仿真接口等等。系统总体体硬件如图33图3 系统总体体硬件42电源设计计本通信适配器可可以接现场IIO模块(现场IO模块分为数字字IO及模拟IO)，因此，设设计电源时需需充分考虑电电源的驱动能能力。电源不不仅要给通信信适配器供电电，而且，需需要给IO模块的数字字电路部分供供电。本设计计采用高效的的开关电源设设计，可满足足8个扩展IO模块的驱动动能力。通信信适配器中，不不同的芯片采采
26、用的所要求求的供电电压压是不一样的的。S3C24110需要的供供电电压有：33V的数字电电压及模拟电电压、18V的数字电电压及模拟电电压、18V的PLL源电压压；SRAMM、NAND FLASHH、IO采用33V电压；JTAG、以以太网控制其其采用5V电压供电电。工业以太太网现场提供供24VDCC电源，因此，设设计的电源模模块必须提供供把24VDDC转换成5V、33V及18V的能力。43复位电路路设计由于ARM芯片片的高速、低低电压供电和和低功耗导致致其噪声容限限较低，对电电源的纹波、瞬瞬时响应性能能、时钟源的的稳定性和电电源监控的可可靠性等诸多多方面提出了了更高的要求求。为了保证证系统在上电
27、电启动及电压压不稳定时能能够正确工作作，系统设计计中采用了专专门的微处理理器电源监控控芯片MAX7008TESAA。电路如图4所示。图4 电源监监控及复位电电路在图4中，信号号RESET连接到以太太网控制器CS89000的复位引脚脚，因为CS89000的复位信号号为高有效；信号RESET连接到S3C24110的复位引脚脚RESET以及芯片内内部JTAG接口电路的的复位脚TRST。当复位按按键Sl按下时，MAX7008T立即输出复复位信号，其其引脚RESET输出高电平平复位信号，引引脚RESET输出低电平平复位信号；此时S3C2410及以太网控控制器CS89000都将复位。ARM微处理器器必须保
28、证在在稳定的复位位状态下启动动，当微处理理器在未知状状态时，必须须使它保持复复位状态。MAX7008TESA保证低电压压的时候处理理器处于复位位状态，避免免系统在上电电、掉电及电电源状态不稳稳定的时候代代码执行出错错。当上电的的时候，如果果电源达到1V，RESET引脚输出逻逻辑低电平，RESET引脚输出逻逻辑高电平。当当电源超出了了复位的门栏栏电压，MAX7008TESAA的内部定时时器保证RESET和RESET引脚保持200ms的复位信号号，这就保证证了系统在电电源不稳定或或者电源过低低的情况下始始终维持在复复位状态，降降低系统运行行出错的可能能性。44以太网通通讯接口设计计441以太太网电
29、路原理理以太网控制器是是EthernnetIP通信适配器器中一个非常常重要的物理理部件，它实实现以太网的的数据链路层层协议。为了了保证设备能能够很好地满满足工业应用用的要求，所所选用的以太太网控制器需需具备以下一一些特点：能能在工业环境境中运行，对对高温低温、噪噪声、震动等等有一定的抵抵抗能力；支支持全双工通通讯；支持10Mbiits或100Mbbits传输速率等等。S3C24110A没有内置的的以太网控制制器，本文采采用Cirruus Loggic公司开发的CS89000AIQ3作为EtherrnetIP通信适配配器的以太网网控制CS88900A-IQ3主要特点是是：lOMbiits的传输速
30、率率、支持全双双工运作模式式、内建缓冲冲区提供传送送接收讯框(Frammes)、可对错误误的封包自动动排除等；此此外，其特有有的PackeetPageel”结构可以自自动调适网络络交通的模式式以及系统可可用的资源。以以太网通讯接接口设计中还还需使用隔离离变压器，其其主要作用是是把设备的有有源部分和其其网络接口隔隔离开，以避避免干挠网络络的运行。隔隔离变压器应应该提供尽可可能高的共模模抑制比，ODVACI推荐采用在30HZ时共模抑制制比在59dB以上的隔离离变压器。442以太太网芯片CS89000A-IQQ3功能描述图5 CS88900A-CQ3功能图在电源开启或硬硬件复位后，CS89000A-
31、IIQ3要传送或接接收封包时必必须先芯片内内部的组态、控控制寄存器作作参数的设置置，比如说：存储器的基基底位址、以以太网络的物物理位址、什什么形态的讯讯框可以被接接收和底层媒媒体介面是什什么等等设置置。这些参数数的来源有两两个地方：一一个是由host透过ISA汇流排写入CS89000A-CQQ3，另一个个则是通过外外部EEPROOM自动载入进进来。在所有有寄存器设置置完毕后CS89000A-CQ33便可进行相相关动作.基本上CS88900ACQ3的主要运作作有两个部份份：封包传送送、封包接收收。封包传送：在CS89000A-CQ33的封包传送送过程中有两两个阶段：(1)封包传送送第一个阶段段：
32、主机将封包数据据搬移至CS89000AC03的缓冲存储储器，这样子子的搬移动作作是在主机发发出传送命令令时所发生的的。传送命令令是要通知CS89000A-CQQ3有封包数据据需要被传送送，并且何时时要被传送(可在CS89000A-CQQ3缓存器内设设置成5，381，1021或是所有bytes被传送出去)，以及如何何被传送出去去(有无CRC、添加的位位数据等等)。在传送命命令发出后，传传送的长度也也要告知，这这样CS89000A-CQQ3需要多少的的缓冲空间才才可被配置出出来。当足够够的缓冲空间间被配置出来来后，主机便便可透过IO模式或是Memorry的模式，将将封包数据写写入CS89000A-
33、CQQ3的内部存储储器。(2)封包传送送第二个阶段段：CS8900AACQ3将封包包数据转换成成以太网络讯讯框，之后送送到网络CSS8900AACQ3会在传送缓冲冲空间累积到到足够的数据据(先前在CS89000ACQ3缓存器内设设置成5，381，1021或是所有bytes被传送出去去等情形)，便马上传传送出去。被被传送出去的的数据依照IEEE88023以太网络讯讯框的格式(如下图所示)传送到网络络上，以太网网络讯框的最最大数据酬载载量(Paylload)为1500 Bytess，最小为46 Byytes，如果上层层封包数据量量(包含CRC即Cycliic Reddundanncy Chheck
34、，也就是FCS即Framee ChecckSequuence)小于46Byttes，那么CS89000A-CQQ3会依照缓存存器的设定来来决定是否要要填加位以补补足讯框的最最小量，最后后再加上4 Byttes FCCS送出。封包接收：(1)封包接收收的第一个阶阶段：CS8900AA-CQ3接收以太网络络讯框后，将将讯框存放在在内部芯片的的内存中，将将前导的字节节(preaamble)以及Startt of FFrame启始字节移移除掉，然后后利用地址过过滤器比对是是否该接收的的讯框目的地地的地址与网网络芯片所设设置的地址相相同，如果正正确的话，便便存放在CS89000ACQ3内部存储器器，然后
35、CS89000A-CQQ3检查CRC以及相关设设定，以更进一步确认认讯框之无误误，然后通知知微处理器讯讯框已被接收收的事件。(2)封包接收收的第二个阶阶段：主机利用ISAA总线来传送送已接收的讯讯框至主机上上的内存存放放。而这个传传送的动作可可以利用I0模式、Memorry模式或DMA模式达成。45串行通讯讯接口设计S3C24100A内置3通道UART控制器，可可以基于DMA模式或中断断模式工作，支支持5bits、6bits、7bits或者8bits串行数据发发送接收。本本文采用MAXIMMG公司为嵌入式低功耗应用用设计的MAX32232作为串口通通讯收发器，MAX32232工作电压为33V，
36、输出电平平完全兼容RS232工业标准，最最大收发速率率为120kbbps。本文文设计EthhernetIP通讯模块可可通过串口直直接与PC机连接，并并使用串口为为程序调试打打印信息。串串行通讯接口口如图6所示：图6 RS2332接口电路图图46 主从从USB接口设计包括一个USBB主机端口和和一个USB设备端口。主主机端口连接接外围设备，如如鼠标等，设设备端口用于于连接PC机。S3C24100A芯片内集成成了USB主从控制器器，因此，电电路上只需加加效应管驱动动即可构成完完整的USB电路，无需加加任何USB芯片，这大大大简化了电电路设计。图7 USB接接口47 外部II0扩展接口设设计Ethe
37、rneetIP通信适配器器采用总线模模式与多个数数字IO模块相连接接，在通信适适配器内部给给每个IO模块分配了了一个的物理理地址，S3C24110A通过具体的的物理地址直直接读写IO模块的数据据。在S3C24410A与IO接口之间采用用了总线驱动动器件，一方方面提高主控控制器的总线线驱动能；另另一方面可以以隔离S3C24110A系统总线与与外部IO模块直接连连接。外部扩扩展IO接口原理如如图412所示。图8中CER为外部IO模块的片选选信号，RW输出型IO的写信号，OE为输入型IO的读信号， T为IO模块产生的的中断信号。对对于比较重要要的IO可以采用中中断的方式进进行读写，正正常情况下，以以
38、查询方式读读写IO数据。图8 外部扩扩展IO接口原理5 EtheerNet/IP 工业业以太网优缺缺点及发展前前景EtherNeet/IP 工业以太网网具有许多优优点,比如由其组组成的系统兼兼容性和互操操作性好,资源共享能能力强,可以很容易易的实现将控控制现场的数数据与信息系系统上的资源源共享; 数据的传传输距离长、传传输速率高;易与Inteernet 连接,低成本、易易组网,与计算机、服服务器的接口口十分方便,受到了广泛泛的技术支持持。基于商业业以太网开发发的各种以太太网报文侦听听和流量优化化控制软件，甚甚至可以不加加改变的应用用到工业以太太网控制系统统中。但是，工业以太太网也有瓶颈颈，主要
39、是缺缺乏实时性和和确定性、报报文利用率低低、回路供电电、实时性环环境适应等问问题。以太网网采用的CSSMA/CDD 协议，不不支持优先级级。报文头部部比较大，载载荷数据相对对较少，相对对现在广泛应应用的一些现现场总线协议议而言，报文文利用率较低低。总线上无无电源。这不不但增加了重重新购买电源源和布置电源源线的费用，而而且现有以太太网线比现场场总线更容易易受到电磁干干扰。缺乏工工业级的接插插件。由于工工业现场存在在的腐蚀性气气体，震动、维维修和检测时时的经常拔插插等问题。因因此需要一种种通用工业级级接插件。但但是工业级接接插件的引入入势必增加设设备的投资。所所以，目前EEtherNNet/IPP 工业以太网网的应用主要要是在自动化领域的的信息层和控控制层。在设设备层则使用用ODVA 支持的ConntrolNNet DeeviceNNet现场总总线，利用总总线在设备层层的抗干扰能能力强等优点点作为以太网网的补充。随着网络交换技技术、全双工工通信、流量量控制等技术术的发展，EEtherNNET/IPP 工业以太太网有一网到到底的美景，它它可以一直延延伸到企业现现场设备控制制层，所以被被人们普遍认认为是未来控控制网络的最最佳解决方案案。