技术摘要：
本发明提供一种POWERLINK从站模块扩容系统及从站与总线主节点的交互方法，其中系统包括POWERLINK从站：用于实现POWERLINK功能，并对总线主节点进行操作，通过总线主节点写入命令或读取特定寄存器的状态实现对模块的操作；LVDS总线主节点：用于检测、接收并执行从站的命  全部
背景技术：
POWERLINK是一种开源的工业实时以太网技术，它无需专用的硬件，只需基本的以 太网平台即可实现。并具有布线灵活、传输延时低、数据吞吐量大、可靠性高等特点。在仪器 仪表控制、现场控制单元等场合已经得到了广泛应用。 POWERLINK的硬件与标准以太网无异，一个子网至少有一个主站，以及最多240个 从站，在实际应用中通常不能满足现场需要。 LVDS(Low-Voltage  Differential  Signaling)低电压差分信号，是一种低功耗、 低误码率、低串扰和低辐射的差分信号技术，这种传输技术可以达到155Mbps 以上，LVDS技 术的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，可以实现点对点或一点对多点的连 接，其传输介质可以是铜质的PCB连线，也可以是平衡电缆。 因此，提供一种利用LVDS总线技术以解决POWERLINK子网从站数量难以满足使用 需求的问题具有极大的实际应用价值。
技术实现要素：
为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种 POWERLINK从站模块扩容系统及从站与总线主节点的交互方法，使得单个从站可以增加多 达32个模块，以满足实际应用中的现场需求。 本发明的技术方案如下： 根据本发明的一个方面，提供一种POWERLINK从站模块扩容系统，包括 POWERLINK从站：用于实现POWERLINK功能，并对总线主节点进行操作，通过总线主 节点写入命令或读取特定寄存器的状态实现对模块的操作； LVDS总线主节点：用于检测、接收并执行从站的命令，同时向从站提供总线状态信 息； 多个模块：用于接收并执行来自总线主节点的命令，实现对外设设备的写入控制 或信息读取。 进一步，所述LVDS总线主节点包括， 内核子系统：包括基本内核、运行时钟、RAM、ROM、XRAM、定时器，用于实现微控制器 片上处理器； 双口RAM：用于实现POWERLINK从站和总线主节点的数据交换，地址区间映射到 XRAM空间； 总线控制单元：为6端口的开关阵列，用于实现端口P0，端口P1，端口  P2，端口P3， 4 CN 111614533 A 说　明　书 2/5 页 输入RX，输出TX间的数据流切换，其中，端口P1，端口P2为输入方向，端口P0，端口P3为输出 方向，总线控制单元通过映射RX，TX数据到XRAM空间的寄存器进行通信。 进一步，所述LVDS总线主节点还包括调试单元以及外设； 其中，调试单元用于实现外部控制器对总线主节点的RAM、ROM和XRAM  空间访问， 同时也可对模块内固件进行刷新。 进一步，所述模块包括与总线主节点相同的总线控制单元、逻辑控制单元以及外 设。 进一步，所述总线控制单元包括LVDS接收器、LVDS发送器，内部路由单元，解串器、 串行器，编码器、解码器，组包单元、解包单元，CRC单元，同步数据检测器，先入先出缓冲器 FIFO以及CRC单元； 其中，LVDS接收器、LVDS发送器用于实现LVDS物理信号的接受和发送，接收器同时 具有帧同步检测功能；解串器、串行器用于实现LVDS串行数据到片上系统并行数据的转换， 组包单元、解包单元用于按照定义好的帧格式，对字节数据进行解析或者组合； 在发送数据时，首先将准备好的数据压入先入先出缓冲器FIFO，完成后写入触发 发送使能信号计入发送流程，数据依次进入组包单元、编码器和串行器，最终通过LVDS发送 器输出； 在接收数据时，当接收到10b编码为K28.1时，视为帧字节开始，数据依次通过解串 器、解码器和解包单元，得到最终数据。 进一步，所述组包单元内具有计时器，用于实现相对于触发信号的延时发送功能， 所述解包单元内具有一个可旁路的过滤器，用于实现对特定数据帧的过滤功能。 进一步，所述内部路由单元具有如下工作模式， 主节点模式：该模式下，端口P0，端口P2无效，发送数据从输出TX流向端口P1，接收 数据从端口P3流向输入RX； 监听模式：该模式下，接收数据从端口P0流向输入RX和端口P1，同时端口P3数据直 传到端口P2； 中继模式：该模式下，接收数据从端口P0流向输入RX；发送数据从输出  TX流向端 口P1；同时端口P3数据直传到端口P2； 端点模式：该模式下，端口P1，端口P3无效，发送数据从输出TX流向端口P2，接收数 据从端口P0流向输入RX。 根据本发明的另一方面，提供一种POWERLINK从站与总线主节点的交互方法，所述 方法包括： 上电复位后，总线主节点开始初始化，将计数器清零，同时清空收发缓冲区； 开始循环检查双口RAM命令区，以及模块寄存器区的数据，直到有新的命令或改 动； 如有新的操作，则总线主节点向指定模块发送相应命令，对于POWERLINK  通过操 作总线主节点来读写模块寄存器，对于其他操作，则需要命令转译，然后等待模块回复确认 帧； 如模块未在规定时间内返回确认帧，则判定总线主节点该命令执行异常，并在相 应寄存器状态位进行记录； 5 CN 111614533 A 说　明　书 3/5 页 如已收到确认帧，则继续等待从站返回结果，并根据结果判断命令执行结果，如命 令未完成，则继续执行处理命令； 如已经命令执行已经完成，则重新执行检查双口RAM操作。 进一步，总线主节点检测到模块寄存器改动后，执行以下操作：总线主节点先启 动，模块后启动，LVDS总线初始状态为菊花链型拓扑； 总线主节点向模块发送ARP命令帧，开始启动地址问询； 模块收到该命令帧后，检验数据正确则，向消息来源回复消息确认帧； 收到消息的模块同时向总线主节点再发送一帧ARP应答帧； 总线主节点收到消息确认无误后，向模块回复ARP确认帧； 模块收到正确ARP确认帧后，向下一模块转发ARP命令帧； 下一模块在收到ARP命令帧后，进行应答，若应答无误，即完成一次ARP  命令执行， 然后该模块会更改内部路由为监听模式； 在LVDS总线内所有的节点都完成上述过程后，拓扑将会由菊花链转为星形架构， 此时，主机节点与模块间是点对点通信。 进一步，在整个通信过程中，有重发和超时机制存在，如果总线主节点长时间未收 到模块答复，将会进行重发，在到达规定重发次数后，将会终止ARP  轮询及同该模块的通 信。 本发明的有益效果： 1、本发明通过使用自定义LVDS总线实现POWERLINK从站的扩容，使得单个从站可 以增加多达32个模块，从而可以解决POWERLINK子网从站总数过少难以满足实际使用需求 的缺点。 2、本发明的POWERLINK从站模块扩容系统能够对模块进行灵活扩展、自动扩充，以 便满足实际使用需求。 3、本发明的系统结构及交互方式设计，使得编程可直接实现，占用逻辑资源少，且 通信速度快，能够达到100Mbps。 附图说明 附图1为本发明系统总体结构示意图； 附图2为本发明总线控制单元结构示意图； 附图3为本发明内部路由单元工作模式示意图； 附图4为本发明从站与总线主节点交互方式示意图； 附图5为APR命令执行流程图。