浅谈高速数控现场总线物理层的研究

3 GSK-LINK 的物理层研究

　　GSK-LINK 是广州数控自主研发的高速总线协议，兼容国家总线标准，其物理层接口模块，包括主站模块和从站模块。实现以光纤作为物理介质，采用环形拓扑结构和一主多从工作方式的高速伺服总线技术。GSK-Link 采用通用以太网的物理层芯片PHY，MAC 采用FPGA 实现，传输媒介采用超5 类非屏蔽双绞线，周期数据能在主站和从站之间传输，非周期数据可以在任意站点之间传输。GSK-Link 采用环型（图1）、单线型（图2）、双线型（图3）兼容的拓扑结构，总线拓扑如图4 所示，总线作为单线形拓扑时，另一个端口可以由处理器选择与局域网互联，高速运动控制总线的硬件由主站、从站和超五类双绞线组成，CNC 系统作为主站，伺服单元作为从站，主站与从站及从站之间都通过超五类双绞线连接。主站采用“DSP（应用层）+ FPGA（数据链路层） + PHY 及超五类双绞线收发（物理层）”的方式。从站采用“DSP+ FPGA（数据链路层） + PHY 及超五类双绞线收发（物理层）”。用FPGA 实现工业控制专用的MAC 控制器来满足高速现场总线的要求，同时还要完成两个以太网物理层控制芯片之间的数据对接及其它通信协议。主站和从站都有两个以太网接口，每个以太网接口都在全双工的通信模式下工作，各个单元通过超五类双绞线连成一个环形通路可实现单路、双路通信。GSK-LINK 高速总线通信协议具有100M 的传输速度，能支持64 个伺服，时钟同步性少于100ns，误码率是10-11，到达国内的先进水平。

图4 高速现场伺服总线的体系结构

4 总结

　　现场总线兼容技术是当前现场总线技术的一个重要发展方向，实现一个数控系统中兼容多种总线，屏蔽各总线的差异具有重要的意义。本文主要介绍GSK-Link 现场总线的物理层研究，GSK-LINK 可以轻易实现车间设备级任意连接，双层的网络结构使得系统未来可以想象的空间巨大。