基于EtherCAT的工業(yè)以太網主站通信協(xié)議的實現(xiàn).pdf

1、隨著工業(yè)自動化的不斷進步,傳統(tǒng)總線由于其速度慢,數(shù)據(jù)量小的缺點已經無法滿足工業(yè)需求。同時,隨著計算機網絡的不斷發(fā)展,將以太網技術應用于工業(yè)控制現(xiàn)場總線成為了一個重要的發(fā)展方向。EtherCAT于2003年由德國 BECKHOFF自動化公司提出,它的特點是高速和高數(shù)據(jù)有效率,支持多種物理拓撲結構,并且系統(tǒng)組成簡便。本系統(tǒng)主站使用帶有標準以太網控制器的ARM開發(fā)板,從站使用專門的控制芯片。為了克服傳統(tǒng)以太網MAC層的時間不確定性,Ether

2、CAT對傳統(tǒng)以太網協(xié)議進行了修改,使用特殊的以太網幀類型0x88A4。
　　根據(jù)EtherCAT協(xié)議,時間關鍵的數(shù)據(jù)采用周期性過程數(shù)據(jù)的通信方式,非時間關鍵的數(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,即通信原語和郵箱數(shù)據(jù)通信。通信原語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。郵箱通信是應用層通信方式,本文主要實現(xiàn)了COE協(xié)議,用于服務數(shù)據(jù)和 PDO的操作。周期性過程數(shù)據(jù)通信采用邏輯尋址的方式,可

3、以實現(xiàn)多播,即一個報文可以操作多個從站,每個從站取出發(fā)送給自己的數(shù)據(jù),同時把要發(fā)送給主站的數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)幀中。周期性過程數(shù)據(jù)通信由于其良好的實時性,主要用于實際控制中。本文測試部分以從站狀態(tài)機為主線索,依次配置從站相關參數(shù),直到從站到達運行狀態(tài),并且針對上述兩種通信方式進行了功能測試。最后對 EtherCAT進行了性能測試。
　　本文中主站系統(tǒng) ECOU初步實現(xiàn)了 EtherCAT協(xié)議,采用了嵌入式操作系統(tǒng)UC/OS II,具有良