EtherCAT總線伺服電機BM40001-1MK0

目前有多種用于提供實時功能的以太網(wǎng)方案：例如,，通過較高級的協(xié)議層禁止CSMA/CD存取過程，并使用時間片或輪詢過程來取代它,。其它方案使用交換機,，并采用精確的時間控制方式分配以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。盡管這些解決方案能夠比較快和比較準確地將數(shù)據(jù)包傳送到所連接的以太網(wǎng)節(jié)點,，但帶寬的利用率卻很低,，特別是對于典型的自動化設備，因為即使對于非常小的數(shù)據(jù)量,，也必須要發(fā)送一個完整的以太網(wǎng)幀,。而且，重新定向到輸出或驅動控制器,，以及讀取輸入數(shù)據(jù)所需的時間主要取決于執(zhí)行方式,。通常也需要使用一條子總線,，特別是在模塊化I/O系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)與Beckhoff K-總線一樣,，通過同步子總線系統(tǒng)加快傳輸速度,，但是這樣的同步將無法避免引起通訊總線傳輸?shù)难舆t。

通過采用EtherCAT技術,， Beckhoff突破了其它以太網(wǎng)解決方案的這些系統(tǒng)限制：不必再像從前那樣在每個連接點接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包,，然后進行解碼并復制為過程數(shù)據(jù)。當幀通過每一個設備（包括底層端子設備）時,，EtherCAT從站控制器讀取對于該設備十分重要的數(shù)據(jù),。同樣，輸入數(shù)據(jù)可以在報文通過時插入至報文中,。在幀被傳遞 （僅被延遲幾位）過去的時候,，從站會識別出相關命令，并進行處理,。此過程是在從站控制器中通過硬件實現(xiàn)的,，因此與協(xié)議堆棧軟件的實時運行系統(tǒng)或處理器性能無關。網(wǎng)段中的zui后一個EtherCAT從站將經(jīng)過充分處理的報文返回,，這樣該報文就作為一個響應報文由*個從站返回到主站,。

從以太網(wǎng)的角度看，EtherCAT總線網(wǎng)段只是一個可接收和發(fā)送以太網(wǎng)幀的大型以太網(wǎng)設備,。但是,，該“設備”不包含帶下游微處理器的單個以太網(wǎng)控制器，而只包含大量的EtherCAT從站,。與其它任何以太網(wǎng)一樣,，EtherCAT不需要通過交換機就可以建立通訊，因而產(chǎn)生一個純粹的EtherCAT系統(tǒng),。

EtherCAT設備分主站和從站,。很多工程師更關心研發(fā)的問題，主站比如是運動控制器-可以用于切割,、機器人等行業(yè),，從站是IO模塊，伺服驅動器,，網(wǎng)關,，板卡等等。下面由于篇幅關系也只能適當補充,。具體的資料可以參考“EtherCAT伺服驅動器開發(fā)方案”+“EtherCAT主站代碼和方案”兩個文檔,。

從站一般是uC+ESC（EtherCAT從站控制器）的方式，uC可以是硬核uC或者是FPGA構建的軟核uC,，ESC可以是倍?；蛘吆諆?yōu)訊的一些集成芯片,，也可以是IPcore，IPcore可以跑在FPGA中,。可以參考“EtherCAT伺服驅動器開發(fā)方案”,，里面詳細介紹了關于EtherCAT的FPGA舉例的開發(fā)方案的例子,。[1] 

從站框架圖有利于了解對整個開發(fā)流程有個全貌。

EtherCAT從站框架圖

主站一般是：RTOS+ARM/X86/ZYNQ,，RTOS有很多選擇,，比如Vxworks，QNX,，uCOS,，Linux+開源Xenomai，Linux+開源rt-preempt,，Windows+INtime/RTX,，winCE等等。開發(fā)出一個性能參數(shù)很優(yōu)秀的主站,，比如CPU負載,，抖動，zui小周期等,，有幾個先決條件：選好合適的RTOS+硬件平臺,，選擇優(yōu)秀的NICdriver，選好優(yōu)秀的EtherCAT主站供應商,。具體可以再參考“EtherCAT主站代碼和方案”文檔[2] 

EtherCAT主站框架圖

主站框架圖有利于了解對整個開發(fā)流程有個全貌,。