嵌入式平臺(tái)的EtherCAT主站開發(fā).pdf

1、現(xiàn)場(chǎng)總線越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technoloy）總線是其中比較突出的工業(yè)以太網(wǎng)總線，它具有同步實(shí)時(shí)性好、拓?fù)潇`活、數(shù)據(jù)帶寬高等特性。由于嵌入式平臺(tái)具有擴(kuò)展性好、穩(wěn)定性好和成本低的特點(diǎn)，本文提出了基于嵌入式平臺(tái)實(shí)現(xiàn)EtherCAT主站。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　根據(jù)EtherCAT協(xié)議和EtherCAT主站在工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制的功能需求，提出了基

2、于嵌入式ARM+FPGA的架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)EtherCAT主站功能的方案；根據(jù)主站的功能分層結(jié)構(gòu)，采用有限狀態(tài)機(jī)的方法實(shí)現(xiàn)主站的通訊管理功能，實(shí)現(xiàn)了包括配置從站和監(jiān)測(cè)從站的狀態(tài)等基本功能；為了提高鏈路層的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性，提出了基于FPGA實(shí)現(xiàn)EtherCAT主站網(wǎng)卡設(shè)備的方案，并根據(jù)EtherCAT數(shù)據(jù)幀回環(huán)的特點(diǎn)，采用輪詢的方式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。
　　為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，基于Xenomai構(gòu)建了實(shí)時(shí)linux操作系統(tǒng)，并驗(yàn)證

3、了該方案的可行性，同時(shí)利用實(shí)時(shí)任務(wù)同步于中斷的方式，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制周期的精確性。
　　為了滿足運(yùn)動(dòng)控制對(duì)從站同步控制的要求，提出了一種基于時(shí)鐘實(shí)時(shí)補(bǔ)償總線時(shí)間的同步方法，主站通過(guò)周期性地發(fā)送時(shí)鐘補(bǔ)償漂移數(shù)據(jù)幀，配合從站對(duì)總線鏈路的時(shí)間延時(shí)的補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)EtherCAT主站分布式時(shí)鐘同步的功能。
　　本文以基于ARM+FPGA的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器為硬件平臺(tái)，測(cè)試了EtherCAT主站的兼容性、同步性和實(shí)時(shí)性