基于EtherCAT的工業(yè)以太網(wǎng)主站通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷進(jìn)步,傳統(tǒng)總線由于其速度慢,數(shù)據(jù)量小的缺點(diǎn)已經(jīng)無(wú)法滿足工業(yè)需求。同時(shí),隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線成為了一個(gè)重要的發(fā)展方向。EtherCAT于2003年由德國(guó) BECKHOFF自動(dòng)化公司提出,它的特點(diǎn)是高速和高數(shù)據(jù)有效率,支持多種物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并且系統(tǒng)組成簡(jiǎn)便。本系統(tǒng)主站使用帶有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)控制器的ARM開(kāi)發(fā)板,從站使用專(zhuān)門(mén)的控制芯片。為了克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)MAC層的時(shí)間不確定性,Ether

2、CAT對(duì)傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行了修改,使用特殊的以太網(wǎng)幀類(lèi)型0x88A4。
　　根據(jù)EtherCAT協(xié)議,時(shí)間關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采用周期性過(guò)程數(shù)據(jù)的通信方式,非時(shí)間關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采用非周期性通信方式。非周期性數(shù)據(jù)通信主要有兩種方式,即通信原語(yǔ)和郵箱數(shù)據(jù)通信。通信原語(yǔ)主要用于主從站的初始配置階段,例如基本寄存器配置,郵箱配置等。郵箱通信是應(yīng)用層通信方式,本文主要實(shí)現(xiàn)了COE協(xié)議,用于服務(wù)數(shù)據(jù)和 PDO的操作。周期性過(guò)程數(shù)據(jù)通信采用邏輯尋址的方式,可

3、以實(shí)現(xiàn)多播,即一個(gè)報(bào)文可以操作多個(gè)從站,每個(gè)從站取出發(fā)送給自己的數(shù)據(jù),同時(shí)把要發(fā)送給主站的數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)幀中。周期性過(guò)程數(shù)據(jù)通信由于其良好的實(shí)時(shí)性,主要用于實(shí)際控制中。本文測(cè)試部分以從站狀態(tài)機(jī)為主線索,依次配置從站相關(guān)參數(shù),直到從站到達(dá)運(yùn)行狀態(tài),并且針對(duì)上述兩種通信方式進(jìn)行了功能測(cè)試。最后對(duì) EtherCAT進(jìn)行了性能測(cè)試。
　　本文中主站系統(tǒng) ECOU初步實(shí)現(xiàn)了 EtherCAT協(xié)議,采用了嵌入式操作系統(tǒng)UC/OS II,具有良