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如何開發EtherCAT從站裝置

作為新型工業乙太網,EtherCAT網路由於開放性、系統構建成本低和快速性被廣泛關注,開發相應的從站裝置可以把該網路引入自動化領域,將對自動化傳輸領域起到很大的推動作用。EtherCAT網路從站裝置分為簡單從站裝置和複雜從站裝置,簡單從站裝置位I/O從站,一般只需要從站介面控制器提供的資源就可以實現,複雜從站控制器則需要應用程式控制器,應用程式控制器完成網路資料的存取和具體應用程式的執行。
在硬體上,主要考慮從站介面控制器的選擇和從站應用程式控制器的選擇。從站介面控制器可以為ASIC晶片或FPGA實現,從站介面控制器可以採用倍福公司的ET1100從站控制器,該從站控制器位ASIC實現方式,集成了EtherCAT網路資料鏈路層所有功能,具有四個網路介面連線EtherCAT網路,並且提供了豐富的介面和應用程式控制器進行資料交換。從站應用程式控制器例如選用TMS320F28335系列DSP晶片,該晶片為TI公司最新的用於工業控制領域的32位浮點DSP晶片。在軟體上,EtherCAT從站網路介面程式完成應用層協議的功能。由於ETG協會開放了其從站介面程式碼,所以只需在其程式碼基礎上加以修改即可實現個性化的應用需求。另外還需要編寫主站配置檔案和從站描述檔案。
EtherCAT從站記憶體區前4KB為配置暫存器,從站系統執行前要進行暫存器初始化,其初始化命令幀即由在主站配置檔案所描述。EtherCAT配置檔案採用XML格式,具體格式如下:
 
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-主站資訊(幀頭定義)
-廣播定址資訊(初始化命令)
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-從站資訊(通訊資訊)
-型別定義(Mailbox/ProcessData)
-從站初始化資訊
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主站配置檔案分為3部分:
(1) 主站節點:主要包括主站資訊和廣播定址資訊,主站資訊主要包括主站名、目的地址、源地址、乙太網型別、廣播定址資訊是用廣播方式對對所有從站進行相同地初始化。
(2) 從站節點:此部分可分為若干個從站節點,主要包括從站資訊、型別、從站初始化資訊、從站資訊主要包括從站名、實體地址、位置地址等;如果從站型別資訊部分為“MailBox”,則此從站為複雜裝置,從站接從站應用程式控制器,若為“ProcessData”則從站為簡單裝置,下面接I/O端子。從站初始化資訊部分是針對單個從站,用位置定址和物理定址方式對某些暫存器進行配置。
(3) 週期數據信息:此部分資訊是主站程式初始化過程資料幀的依據。
從站描述檔案為所開發的從站具有的資源資訊,在網路執行時主站根據從站配置檔案傳送資料幀。從站描述檔案包含從站裝置開發商描述,包含開發商ID和名字及商標資訊。其次是裝置的描述,包含開發的裝置所在的型別組資訊;從站描述檔案還應包含過程輸入輸出資料定義及郵箱資料傳輸方式定義。