本發(fā)明涉及電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種自動(dòng)配置實(shí)時(shí)光纖通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

應(yīng)用在電力電子控制領(lǐng)域的通信方式傳統(tǒng)的主要是板內(nèi)的TTL UART、SPI通信協(xié)議以及板間的RS485/RS232 UART、CANopen、MODBUS，主流的實(shí)時(shí)通信協(xié)議包括Profinet IRT、Powerlink、EtherCAT、SERCOS 。

UART全稱是通用異步收發(fā)（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，TTL UART主要應(yīng)用于板內(nèi)通信，RS485/RS232 UART一般應(yīng)用在板間通信，UART只是鏈路層對(duì)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，要用于電力電子控制通信需要在其上層設(shè)計(jì)應(yīng)用層協(xié)議，SPI跟UART類似只是鏈路層協(xié)議，并且要實(shí)現(xiàn)SPI需要至少三根光纖，其中一根為時(shí)鐘信號(hào)，增加了通信系統(tǒng)成本。基于CAN總線的CANopen通信協(xié)議以及基于、基于RS485的 MODBUS/RTU以及基于以太網(wǎng)的MODBUS/TCP是板間常用的通信協(xié)議，但是均為非實(shí)時(shí)通信協(xié)議，不能滿足電力電子高速實(shí)時(shí)通信的需求。而主流的實(shí)時(shí)通信協(xié)議均基于以太網(wǎng)，協(xié)議較復(fù)雜，同時(shí)光纖以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)成本較高。串行通信領(lǐng)域的通信協(xié)議有FC（光纖通道）、PCI-E、RocketIO、RapidIO等，若在光纖中實(shí)現(xiàn)這些通信協(xié)議，一般都要借助FPGA自帶的高速串行收發(fā)器，收發(fā)器的電平常用差分CML，最低波特率不小于600Mb/s，這樣就對(duì)光纖收發(fā)模塊提出了很高的要求，需要應(yīng)用高速光纖收發(fā)模塊，成本大幅上升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)配置實(shí)時(shí)光纖通信系統(tǒng)，本發(fā)明的發(fā)明目的旨在于提供一種滿足電力電子實(shí)時(shí)控制的低成本通信協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制周期內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)接收并執(zhí)行指令，同時(shí)向主控制節(jié)點(diǎn)返回測(cè)量數(shù)據(jù)，通信速率可達(dá)100Mb/s。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種自動(dòng)配置實(shí)時(shí)光纖通信系統(tǒng)，其特征在于：包括主控制器和多個(gè)從控制器，主控制器上設(shè)置有多個(gè)通道，從控制器只有一個(gè)通道；所述主控制器的每個(gè)通道均為一個(gè)主節(jié)點(diǎn)每一個(gè)主節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；所述從控制器的通道為一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；主節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第一從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第二個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，依次類推，第N-1個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與主節(jié)點(diǎn)的接收端相連；

主控制器的每個(gè)通道進(jìn)行初始化通信過程，各從節(jié)點(diǎn)獲得ID分配，主節(jié)點(diǎn)獲得通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)，并為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)分配狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；

主控制器的每個(gè)通道經(jīng)過初始話通信過程，得到通信網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)湫畔?，在初始化之前預(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)，初始化通信完成后判斷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)是否與預(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)一致，若不一致，則通信報(bào)錯(cuò)；

主控制器完成系統(tǒng)初始化通信過程后，發(fā)送功能碼，設(shè)備碼為從節(jié)點(diǎn)ID號(hào)的配置幀，進(jìn)行系統(tǒng)配置；

系統(tǒng)初始化與配置完成后，即可進(jìn)行正常通信。

所述初始化通信過程具體是指：在系統(tǒng)上電或通信系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送功能碼為0、設(shè)備碼為0的初始化幀，第一從節(jié)點(diǎn)收到后將設(shè)備碼加1作為自己的ID號(hào)并通過LED顯示，同時(shí)打包功能碼為0、設(shè)備碼為ID號(hào)的初始化幀發(fā)送給第二從節(jié)點(diǎn)，一次類推，第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)獲得的ID號(hào)為N，并向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送功能碼為0、設(shè)備碼為ID號(hào)的初始化幀，通過上述初始化過程，各從節(jié)點(diǎn)獲得ID分配，主節(jié)點(diǎn)獲得通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)，并為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)分配狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

系統(tǒng)在上電或通信系統(tǒng)復(fù)位后只能進(jìn)行一次系統(tǒng)配置；系統(tǒng)配置完成后不能更改。

系統(tǒng)初始化與配置完成后，即可進(jìn)行正常通信，幀功能碼為2。

所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)具體是指：主控制器的每個(gè)通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)。

本申請(qǐng)中，自定義功能碼為 0 表示初始化幀；自定義功能碼為 1表示系統(tǒng)配置幀；自定義功能碼為2表示正常通信幀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：

目前光纖通信的控制一般采用的收發(fā)器芯片，通信速率最低都在600Mb/s，與之匹配的光纖收發(fā)器價(jià)格昂貴，本發(fā)明提供的通過FPGA進(jìn)行收發(fā)控制器方案能夠?qū)崿F(xiàn)100Mb/s水平的通信速率，與之相匹配的光纖收發(fā)器成本很低。雖然100mb/s的通信速率對(duì)于圖像、通信領(lǐng)域來講屬于低頻，但是對(duì)電力電子控制領(lǐng)域?qū)儆谳^高頻率，電力電子控制領(lǐng)域通信的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性要求高，通信數(shù)據(jù)量不大。本發(fā)明通過FPGA實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)配置通道設(shè)備功能也為實(shí)際應(yīng)用提供了便利，以及通信連接的可靠性保證。本發(fā)明通過上述措施實(shí)現(xiàn)了一種滿足電力電子實(shí)時(shí)控制的自動(dòng)配置低成本通信協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制周期內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)接收并執(zhí)行指令，同時(shí)向主控制節(jié)點(diǎn)返回測(cè)量數(shù)據(jù)，通信速率可達(dá)100Mb/s。

附圖說明

圖1為本發(fā)明通信系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明通信每個(gè)通道硬件原理框圖；

圖3為本發(fā)明通信幀格式圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

作為本發(fā)明一較佳實(shí)施例，參照說明書附圖1-3，本實(shí)施例公開了：

一種自動(dòng)配置實(shí)時(shí)光纖通信系統(tǒng)，其特征在于：包括主控制器和多個(gè)從控制器，主控制器上設(shè)置有多個(gè)通道，從控制器只有一個(gè)通道；所述主控制器的每個(gè)通道均為一個(gè)主節(jié)點(diǎn)每一個(gè)主節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；所述從控制器的通道為一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；主節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第一從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第二個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，依次類推，第N-1個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與主節(jié)點(diǎn)的接收端相連；

主控制器的每個(gè)通道進(jìn)行初始化通信過程，各從節(jié)點(diǎn)獲得ID分配，主節(jié)點(diǎn)獲得通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)，并為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)分配狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；

主控制器的每個(gè)通道經(jīng)過初始話通信過程，得到通信網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)湫畔?，在初始化之前預(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)，初始化通信完成后判斷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)是否與預(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)一致，若不一致，則通信報(bào)錯(cuò)；

主控制器完成系統(tǒng)初始化通信過程后，發(fā)送功能碼，設(shè)備碼為從節(jié)點(diǎn)ID號(hào)的配置幀，進(jìn)行系統(tǒng)配置；

系統(tǒng)初始化與配置完成后，即可進(jìn)行正常通信。

實(shí)施例2

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，參照說明書附圖1-3，本實(shí)施例公開了：

一種自動(dòng)配置實(shí)時(shí)光纖通信系統(tǒng)，其特征在于：包括主控制器和多個(gè)從控制器，主控制器上設(shè)置有多個(gè)通道，從控制器只有一個(gè)通道；所述主控制器的每個(gè)通道均為一個(gè)主節(jié)點(diǎn)每一個(gè)主節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；所述從控制器的通道為一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；主節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第一從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第二個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，依次類推，第N-1個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與主節(jié)點(diǎn)的接收端相連；

主控制器的每個(gè)通道進(jìn)行初始化通信過程，各從節(jié)點(diǎn)獲得ID分配，主節(jié)點(diǎn)獲得通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)，并為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)分配狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；

主控制器的每個(gè)通道經(jīng)過初始話通信過程，得到通信網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)湫畔?，在初始化之前預(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)，初始化通信完成后判斷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)是否與預(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)一致，若不一致，則通信報(bào)錯(cuò)；

主控制器完成系統(tǒng)初始化通信過程后，發(fā)送功能碼，設(shè)備碼為從節(jié)點(diǎn)ID號(hào)的配置幀，進(jìn)行系統(tǒng)配置；

系統(tǒng)初始化與配置完成后，即可進(jìn)行正常通信；

所述初始化通信過程具體是指：在系統(tǒng)上電或通信系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送功能碼為0、設(shè)備碼為0的初始化幀，第一從節(jié)點(diǎn)收到后將設(shè)備碼加1作為自己的ID號(hào)并通過LED顯示，同時(shí)打包功能碼為0、設(shè)備碼為ID號(hào)的初始化幀發(fā)送給第二從節(jié)點(diǎn)，一次類推，第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)獲得的ID號(hào)為N，并向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送功能碼為0、設(shè)備碼為ID號(hào)的初始化幀，通過上述初始化過程，各從節(jié)點(diǎn)獲得ID分配，主節(jié)點(diǎn)獲得通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)，并為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)分配狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

實(shí)施例3

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，參照說明書附圖1-3，本實(shí)施例公開了：

一種自動(dòng)配置實(shí)時(shí)光纖通信系統(tǒng)，其特征在于：包括主控制器和多個(gè)從控制器，主控制器上設(shè)置有多個(gè)通道，從控制器只有一個(gè)通道；所述主控制器的每個(gè)通道均為一個(gè)主節(jié)點(diǎn)每一個(gè)主節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；所述從控制器的通道為一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)發(fā)送端和接收端；主節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第一從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第二個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，依次類推，第N-1個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的接收端相連，第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端通過光纖與主節(jié)點(diǎn)的接收端相連；

主控制器的每個(gè)通道進(jìn)行初始化通信過程，各從節(jié)點(diǎn)獲得ID分配，主節(jié)點(diǎn)獲得通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)，并為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)分配狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；

主控制器的每個(gè)通道經(jīng)過初始話通信過程，得到通信網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)湫畔ⅲ诔跏蓟邦A(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)，初始化通信完成后判斷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)是否與預(yù)先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)一致，若不一致，則通信報(bào)錯(cuò)；

主控制器完成系統(tǒng)初始化通信過程后，發(fā)送功能碼，設(shè)備碼為從節(jié)點(diǎn)ID號(hào)的配置幀，進(jìn)行系統(tǒng)配置；

系統(tǒng)初始化與配置完成后，即可進(jìn)行正常通信；

所述初始化通信過程具體是指：在系統(tǒng)上電或通信系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送功能碼為0、設(shè)備碼為0的初始化幀，第一從節(jié)點(diǎn)收到后將設(shè)備碼加1作為自己的ID號(hào)并通過LED顯示，同時(shí)打包功能碼為0、設(shè)備碼為ID號(hào)的初始化幀發(fā)送給第二從節(jié)點(diǎn)，一次類推，第N個(gè)從節(jié)點(diǎn)獲得的ID號(hào)為N，并向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送功能碼為0、設(shè)備碼為ID號(hào)的初始化幀，通過上述初始化過程，各從節(jié)點(diǎn)獲得ID分配，主節(jié)點(diǎn)獲得通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)，并為每個(gè)從節(jié)點(diǎn)分配狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；

系統(tǒng)在上電或通信系統(tǒng)復(fù)位后只能進(jìn)行一次系統(tǒng)配置；系統(tǒng)配置完成后不能更改；系統(tǒng)初始化與配置完成后，即可進(jìn)行正常通信，幀功能碼為2。

所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)具體是指：主控制器的每個(gè)通道的從節(jié)點(diǎn)數(shù)。

本申請(qǐng)中，自定義功能碼為 0 表示初始化幀；自定義功能碼為 1表示系統(tǒng)配置幀；自定義功能碼為2表示正常通信幀。