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专利号: 202010092955X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-07-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法,其特征在于:首先对EtherCAT协议栈结构进行分析,在不影响主从站之间数据正常通信的前提下,获取EtherCAT现场网络数据包,将其传输至协议转换模块,然后,协议转换模块根据输入数据包的特性,使用地址转换单元、优先级转换单元、扩展首部添加单元和时钟同步单元对数据包中的相关字段进行分析和转化,接下来通过帧格式转换单元将其构建成一个以UDP/IPv6为传输层/网络层的以太网数据包,最终传输到支持IPv6协议的工厂骨干网络中。

2.根据权利要求1所述的一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法,其特征在于,所述协议转换模块具体包括:地址转换单元:将从站的32bits地址转化为IPv6协议的128bits地址,并建立映射表;

优先级转换单元:分析从站的通信模式,即邮箱通信和逻辑通信,为其分配不同的优先级再映射到IPv6协议的流量类型字段;

扩展首部单元:分析EtherCAT协议中与IPv6的扩展首部功能相似的服务,包括分段、带宽资源预留功能,在网络层添加扩展首部,保持EtherCAT数据包的传输特性;

时钟同步单元:获取DC寄存器的信息,将时钟信息以合理的方式传输给IPv6工厂骨干网,保证协议数据传输的时延;

帧格式转换单元:为EtherCAT数据包添加网络层和传输层,将EtherCAT数据包转换成能够在IPv6工厂骨干网中传输的结构。

3.根据权利要求1所述的一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法,其特征在于:所述方法具体包括以下步骤:S1:在不影响主从通信的前提下,从主站相应的rxbuf/txbuf缓存中提取EtherCAT数据包,对报文结构进行分析,获取以太网首部和EtherCAT首部中的长度信息,计算并确定数据包中携带的每一子报文的位置偏移,将来自不同从站的子报文分别传输至协议转换单元,逐一进行分析和识别;

S2:判断子报文是否为周期性过程通信,主要通过读取数据报头部中的服务命令CMD字段;若子报文是周期性过程通信方式则为其添加逐跳扩展首部和流标签域保证QoS特性,将其流量类型字段设置最高优先级,进行步骤S5;若不是则进行步骤S3;

S3:非周期性通信子报文首先判断其是否存在分段报文请求的情况,若存在则将IPv6基本首部的下一首部字段设置为0x2C,提取Offset、Frame Number重要信息,添加分段扩展首部;同时提供一个计时器,若一段分段报文的后续报文没有在规定时间到达,则丢弃后续报文;

S4:从收集到的子报文邮箱首部中提取该从站传输数据的优先级,并将优先级映射到IPv6流量类型字段;

S5:从收集到的子报文中提取该从站的配置地址或逻辑地址,将32bits的从站地址转化为128bits的IPv6地址;在缓存中建立一张EtherCAT从站地址与转换后的IPv6地址的映射表,转换装置将首先判断提取的地址是否已经存在于映射表中,若不存在则进行地址转换并将数据存入表中;

S6:将EtherCAT数据包中前导码以及DC寄存器中的时钟同步信息收集,进行时钟同步操作;

S7:进行整网帧格式转换,将每一个子报文转换成标准的IPv6协议的以太网帧;添加网络层、传输层服务,并将EtherCAT数据包中数据链路层、EtherCAT首部中的信息,包括端口、Mac地址和报文长度,映射到IPv6以太网帧的相应位置;

S8:将转换后的报文传输至IPv6工厂骨干网。

4.根据权利要求3所述的一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法,其特征在于:所述步骤S2中,所述逐跳扩展首部为:使用其“路由器警告”选项来实现资源预定RSVP功能,即路由器检查数据包,RSVP能够使消息被截获的同时对正常数据分组的转发几乎没有性能影响;在步骤S4中,EtherCAT协议设计5种优先级,周期过程数据通信采用逻辑寻址,为最高优先级;其他4种采用配置寻址的邮箱通信,包括:紧急数据、命令数据、一般数据和初始化配置数据。