EtherCAT耦合器模塊的硬件設計與實現(xiàn).pdf

1、在工業(yè)自動化方面，傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線的出現(xiàn)曾經帶來了一場深層次的革命，然而由于多種總線之間不能互相融合，使得不同的現(xiàn)場總線之間的數據不能高速有效地進行實時傳輸，在網絡協(xié)議之間存在著嚴格的界限，促使人們開始尋求新的出路并關注到以太網。與現(xiàn)場總線相比較，工業(yè)以太網具有傳輸速率快、開放性強、兼容性好、遠程訪問、數據可達性強等優(yōu)點，目前已經廣泛的應用于各種工控領域。
　　EtherCAT是一種由德國 BECKHOFF公司開發(fā)和設計的實時高效的

2、工業(yè)以太網技術。它是經過修改標準的以太網協(xié)議基礎上而成，主要應用于數據鏈路層的ISO/IEC802.3協(xié)議。同時，它還對以太網的網絡層和傳輸層的TCP/IP協(xié)議用特定的協(xié)議進行替換，目的是實現(xiàn)一種速度快的，實時性好的工業(yè)以太網。因此EtherCAT技術的研究與開發(fā)，對于提升我國工業(yè)自動化水平具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文以對國內外PLC的發(fā)展及現(xiàn)狀為研究背景，以對EtherCAT技術的了解和對國產處理器芯片的學習為研究基礎，研究了

3、EtherCAT技術的特點及協(xié)議，并通過對國內外PLC運行能力的調查，使用SPARC架構的國產處理器芯片和EtherCAT從站控制器芯片ET1100，提出了研制全國產化PLC產品的新目標。
　　首先，介紹了當前世界工業(yè)以太網技術和 PLC產業(yè)的發(fā)展和研究背景，以及幾種代表性的工業(yè)以太網的發(fā)展和應用現(xiàn)狀。
　　其次，對EtherCAT技術做了簡要分析，包括了EtherCAT技術的特點，EtherCAT數據幀處理的特點，Ethe

4、rCAT的協(xié)議分析以及從站系統(tǒng)的通訊方式和數據的處理方式。
　　接著，介紹了EtherCAT系統(tǒng)的物理邏輯功能，EtherCAT從站系統(tǒng)的設計，以及EtherCAT從站耦合模塊的硬件設計思想。
　　然后，介紹了EtherCAT耦合器模塊的硬件實現(xiàn)，主要介紹了模塊每個部分的原理設計、在設計中芯片的選型和工作狀態(tài)。重點講了CPU的外圍電路和EtherCAT從站控制芯片ET1100的配置及電路的設計思想，以及PHY和RJ45網口的