1、modbus tcp
学习网址：https://blog.csdn.net/iknow_nothing/article/details/84292914
2、Profinet
3、EtherNet/IP
Ethernet／IP通信适配器作为工业控制中的网络设备，对数据处理能力、数据收发的实时性、可靠性上较商用以太网有着更严格的规范和要求，硬件必须能够满足这些功能及要求。而微处理器是系统的控制核心，其性能的好坏直接决定了系统性能的优劣；因此，本通信适配器选用三星公司的ARM9 S3C2410为CPU，其有丰富的外围接口功能，强大的处理能力。本系统硬件设计以S3C2410为核心，外围扩展了64MbitsSRAM、64Mbits NAND FLASH、以太网控制其CS8900、RS232串口、I/O接口、JTAG程序实时仿真接口等。系统总体硬件如图3
图3 系统总体硬件
4．2电源设计
本通信适配器可以接现场I／O模块(现场I／O模块分为数字I／O及模拟I／O)，因此，设计电源时需充分考虑电源的驱动能力。电源不仅要给通信适配器供电，而且，需要给I／O模块的数字电路部分供电。本设计采用高效的开关电源设计，可满足8个扩展I／O模块的驱动能力。通信适配器中，不同的芯片采用的所要求的供电电压是不一样的。S3C2410需要的供电电压有：3．3V的数字电压及模拟电压、1．8V的数字电压及模拟电压、1．8V的PLL源电压；SRAM、NAND FLASH、I／O采用3．3V电压；JTAG、以太网控制其采用5V电压供电。工业以太网现场提供24VDC电源，因此，设计的电源模块必须提供把24VDC转换成5V、3．3V及1．8V的能力。
4．3复位电路设计
由于ARM芯片的高速、低电压供电和低功耗导致其噪声容限较低，对电源的纹波、瞬时响应性能、时钟源的稳定性和电源监控的可靠性等诸多方面提出了更高的要求。为了保证系统在上电启动及电压不稳定时能够正确工作，系统设计中采用了专门的微处理器电源监控芯片MAX708TESA。电路如图4所示。
图4 电源监控及复位电路
在图4中，信号RESET连接到以太网控制器CS8900的复位引脚，因为CS8900的复位信号为高有效；信号RESET连接到S3C2410的复位引脚／RESET以及芯片内部JTAG接口电路的复位脚TRST。当复位按键Sl按下时，MAX708T立即输出复位信号，其引脚RESET输出高电平复位信号，引脚RESET输出低电平复位信号；此时S3C2410及以太网控制器CS8900都将复位。
ARM微处理器必须保证在稳定的复位状态下启动，当微处理器在未知状态时，必须使它保持复位状态。MAX708TESA保证低电压的时候处理器处于复位状态，避免系统在上电、掉电及电源状态不稳定的时候代码执行出错。当上电的时候，如果电源达到1V，／RESET引脚输出逻辑低电平，RESET引脚输出逻辑高电平。当电源超出了复位的门栏电压，MAX708TESA的内部定时器保证／RESET和RESET引脚保持200ms的复位信号，这就保证了系统在电源不稳定或者电源过低的情况下始终维持在复位状态，降低系统运行出错的可能性。
4．4以太网通讯接口设计
4．4．1以太网电路原理
以太网控制器是Ethernet／IP通信适配器中一个非常重要的物理部件，它实现以太网的数据链路层协议。为了保证设备能够很好地满足工业应用的要求，所选用的以太网控制器需具备以下一些特点：能在工业环境中运行，对高温低温、噪声、震动等有一定的抵抗能力；支持全双工通讯；支持10Mbit／s或100Mbit／s传输速率等。S3C2410A没有内置的以太网控制器，本文采用Cirrus Logic公司开发的CS8900A—IQ3作为Ethernet／IP通信适配器的以太网控制CS8900A-IQ3主要特点是：lOMbit／s的传输速率、支持全双工运作模式、内建缓冲区提供传送接收讯框(Frames)、可对错误的封包自动排除等；此外，其特有的PacketPagel”结构可以自动调适网络交通的模式以及系统可用的资源。以太网通讯接口设计中还需使用隔离变压器，其主要作用是把设备的有源部分和其网络接口隔离开，以避免干挠网络的运行。隔离变压器应该提供尽可能高的共模抑制比，ODVA／CI推荐采用在30HZ时共模抑制比在59dB以上的隔离变压器。
4．4．2以太网芯片CS8900A-IQ3功能描述
图5 CS8900A-CQ3功能图
在电源开启或硬件复位后，CS8900A–IQ3要传送或接收封包时必须先芯片内部的组态、控制寄存器作参数的设置，比如说：存储器的基底位址、以太网络的物理位址、什么形态的讯框可以被接收和底层媒体介面是什么等等设置。这些参数的来源有两个地方：一个是由host透过ISA汇流排写入CS8900A-CQ3，另一个则是通过外部EEPROM自动载入进来。在所有寄存器设置完毕后CS8900A-CQ3便可进行相关动作.基本上CS8900A—CQ3的主要运作有两个部份：封包传送、封包接收。
封包传送：
在CS8900A-CQ3的封包传送过程中有两个阶段：
(1)封包传送第一个阶段：
主机将封包数据搬移至CS8900A—C03的缓冲存储器，这样子的搬移动作是在主机发出传送命令时所发生的。传送命令是要通知CS8900A-CQ3有封包数据需要被传送，并且何时要被传送(可在CS8900A-CQ3缓存器内设置成5，381，1021或是所有bytes被传送出去)，以及如何被传送出去(有无CRC、添加的位数据等等)。在传送命令发出后，传送的长度也要告知，这样CS8900A-CQ3需要多少的缓冲空间才可被配置出来。当足够的缓冲空间被配置出来后，主机便可透过I／O模式或是Memory的模式，将封包数据写入CS8900A-CQ3的内部存储器。
(2)封包传送第二个阶段：
CS8900A—CQ3将封包数据转换成以太网络讯框，之后送到网络CS8900A—CQ3会在传送缓冲空间累积到足够的数据(先前在CS8900A—CQ3缓存器内设置成5，381，1021或是所有bytes被传送出去等情形)，便马上传送出去。被传送出去的数据依照IEEE802．3以太网络讯框的格式(如下图所示)传送到网络上，以太网络讯框的最大数据酬载量(Payload)为1500 Bytes，最小为46 Bytes，如果上层封包数据量(包含CRC即Cyclic Redundancy Check，也就是FCS即Frame CheckSequence)小于46Bytes，那么CS8900A-CQ3会依照缓存器的设定来决定是否要填加位以补足讯框的最小量，最后再加上4 Bytes FCS送出。
封包接收：
(1)封包接收的第一个阶段：
CS8900A-CQ3接收以太网络讯框后，将讯框存放在内部芯片的内存中，将前导的字节(preamble)以及Start of Frame启始字节移除掉，然后利用地址过滤器比对是否该接收的讯框目的地的地址与网络芯片所设置的地址相同，如果正确的话，便存放在CS8900A—CQ3内部存储器，然后CS8900A-CQ3检查CRC以及相关设定，
以更进一步确认讯框之无误，然后通知微处理器讯框已被接收的事件。
(2)封包接收的第二个阶段：
主机利用ISA总线来传送已接收的讯框至主机上的内存存放。而这个传送的动作可以利用I／0模式、Memory模式或DMA模式达成。
4．5串行通讯接口设计
S3C2410A内置3通道UART控制器，可以基于DMA模式或中断模式工作，支持5bits、6bits、7bits或者8bits串行数据发送／接收。本文采用MAXIMG公司为嵌
入式低功耗应用设计的MAX3232作为串口通讯收发器，MAX3232工作电压为3．3V，输出电平完全兼容RS232工业标准，最大收发速率为120kbps。本文设计Ethernet／IP通讯模块可通过串口直接与PC机连接，并使用串口为程序调试打印信息。串行通讯接口如图6所示：
图6 RS232接口电路图
4．6 主从USB接口设计
包括一个USB主机端口和一个USB设备端口。主机端口连接外围设备，如鼠标等，设备端口用于连接PC机。S3C2410A芯片内集成了USB主从控制器，因此，电路上只需加效应管驱动即可构成完整的USB电路，无需加任何USB芯片，这大大简化了电路设计。
图7 USB接口
4．7 外部I／0扩展接口设计
Ethernet／IP通信适配器采用总线模式与多个数字I／O模块相连接，在通信适配器内部给每个I／O模块分配了一个的物理地址，S3C2410A通过具体的物理地址直接读写I／O模块的数据。在S3C2410A与I／O接口之间采用了总线驱动器件，一方面提高主控制器的总线驱动能；另一方面可以隔离S3C2410A系统总线与外部I／O模块直接连接。外部扩展I／O接口原理如图4．12所示。图8中／CER为外部I／O模块的片选信号，／RW输出型I／O的写信号，／OE为输入型I／O的读信号， T为I／O模块产生的中断信号。对于比较重要的I／O可以采用中断的方式进行读写，正常情况下，以查询方式读写I／O数据。
图8 外部扩展IO接口原理
5 EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景
EtherNet/IP 工业以太网具有许多优点,比如由其组成的系统兼容性和互操作性好,资源共享能力强,可以很容易的实现将控制现场的数据与信息系统上的资源共享; 数据的传输距离长、传输速率高;易与Internet 连接,低成本、易组网,与计算机、服务器的接口十分方便,受到了广泛的技术支持。基于商业以太网开发的各种以太网报文侦听和流量优化控制软件，甚至可以不加改变的应用到工业以太网控制系统中。
但是，工业以太网也有瓶颈，主要是缺乏实时性和确定性、报文利用率低、回路供电、实时性环境适应等问题。以太网采用的CSMA/CD 协议，不支持优先级。报文头部比较大，载荷数据相对较少，相对现在广泛应用的一些现场总线协议而言，报文利用率较低。总线上无电源。这不但增加了重新购买电源和布置电源线的费用，而且现有以太网线比现场总线更容易受到电磁干扰。缺乏工业级的接插件。由于工业现场存在的腐蚀性气体，震动、维修和检测时的经常拔插等问题。因此需要一种通用工业级接插件。但是工业级接插件的引入势必增加设备的投资。所以，目前EtherNet/IP 工业以太网的应用主要是在自动化领域的信息层和控制层。在设备层则使用ODVA 支持的ControlNet DeviceNet现场总线，利用总线在设备层的抗干扰能力强等优点作为以太网的补充。
随着网络交换技术、全双工通信、流量控制等技术的发展，EtherNET/IP 工业以太网有一网到底的美景，它可以一直延伸到企业现场设备控制层，所以被人们普遍认为是未来控制网络的最佳解决方案。
4、EtherCAT
EtherCAT（用于控制自动化技术的以太网）是一种基于以太网的开放式实时现场总线系统。
EtherCAT salve从站控制芯片 TMC8462、8461、8460
EtherCAT的研发目标是将以太网应用于需要短暂数据更新时间（也称周期时间，≤100 µs）的自动化应用，且通信抖动小（为了实现精确同步，≤1 µs）、硬件成本更低。
作为一款用于机器控制解决方案的稳健型高速实时网络，EtherCAT越来越受到控制和系统工程师的欢迎。由于确定性的高速更新速率和所有网络装置极其精确的同步，机器制造商和系统集成商可利用使用EtherCAT的运动和机器控制器专*+用平台轻松设计整体机器控制解决方案，同时还能保持最高的性能等级、实现低成本结构。
为什么使用EtherCAT？
EtherCAT独特的工作方式使其成为工程师们的明智选择，此外，它还具有适用于多种应用的有利特征。
