工业实时EtherCAT通讯协议开发(2)
2.1.3 基于EtherCAT的工业实时以太网 6
2.2 EtherCAT简介 7
2.3 EtherCAT协议 8
2.3.1 EtherCAT系统结构 8
2.3.2 EtherCAT 数据帧结构 10
2.3.3 EtherCAT 报文寻址方式 11
3.系统软件设计 13
3.1 数据传输三阶段 13
3.2 数据报文处理模块 15
3.3 主站对从站进行配置 17
3.4 数据报文读写命令 17
3.4.1 APRD顺序寻址读 17
3.4.2 逻辑寻址读 18
4 系统实验与测试 19
4.1 linux内核2.6.25编译安装 19
4.2 配置ethercat协议 20
4.3 通过ethercat协议控制电机转动 22
结 论 28
致 谢 29
参考文献30
1 绪论
1.1 背景及课题的意义
随着计算机、通信、网络等信息技术的发展，信息交换覆盖的领域包括工厂、企业乃至世界各地市场，因此需要建立一个实时有效的网络自动化管理系统，在当时现场总线已成为自动化技术的集成组件，经过不断的研究与改进，技术进一步成熟，如今也得到了认可与并被推广应用[ ]。但在我们发展的路上还是又遇到问题的，虽然核心的CPU的运算速度发展加快，但传统的现场总线系统正日趋成为控制系统性能发展的绊脚石，我们急需新的技术出现来改变现有的发展局势。其它原因在于原来我们所采用的方法逐渐被淘汰了。我们一般采用的解决方法是按照不同设备系统分为各个功能区域组成一个周期性的系统：即实际控制任务、现场总线系统、本地扩展总线或者是外围设备的简单本地固件周期。正常情况下，控制器周期所花费的时间只有响应时间的1/3-1/5之间不等。 在网络控制这一方面，以太网是通讯过程中的关键所在，这也是技术发展水平的体现。网络控制一般用到的是I/O级别的应用或者是采用驱动程序，它们大多是用于工业现场级操作领域。因为这些现场级别的操作通讯往往对实时性要求比较高，有时候可能是一个很小的数据但也必须马上传到，对这些设备的要求上还是严格的，设备的价格也是考虑范围。EtherCAT可以满足这些需求，并且还可以在 I/O级实现网络数据通信，EtherCAT在原来的基础上解决了数据传输的确定性与实时性两个重要问题。目前,EtherCAT协议在实时性与速率上都有所突破。它们使用全双工进行数据通信，全双工通信即意着数据可以同时进行收发操作，它们有各自通信轨道，这样就不用在考虑数据间传输冲突了。而且它现场布线不是很难，所以能减低成本，易于文护，非常适应于环境恶劣的场合。
Ethercat由德国自动化公司BECKHOFF在2003年提出，Ethercat实施起来方便，主站对于硬件的设备要求不是很高，一般的用户pc就可以搭建一个主站，主从站之间用普通的以太网接线电缆即可，因此这样就大大节省了系统的成本，不过从站有用到专门的从站控制器ESC（ EtherCAT Slave Controller），它对主站发出的数据报文进行处理，从站硬件结构中有一个非常重要的部件FMMU单元，FMMU是对主站发出的数据进行读写，与普通的数据报文不一样的是，FMMU单元对数据报文不用进行存储与转发，当数据包经过时根据报文格式直接进行读写操作，这样就大大缩减了报文解析时间，这也是主从站之间通信能够保证实时性与确定性的一个关键部件。