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  • EtherCAT从站开发指南-含软件和硬件选型介绍
  • 通过Arduino技术,大大简化EtherCAT从站开发。ArduCAT开发板包含两路可用于EtherCAT实时以太网的100BASE-TX网口,所以它特别适合基于PC的自动化方案。ArduCAT使用ATMega1280 处理器,兼容Arduino Mega开发板,并...
  • EtherCAT从站开发入门

    万次阅读 热门讨论 2018-05-24 10:22:40
    EtherCAT从站开发中,除了常见的ESC(FPGA IP)+DSP方案外,TI、瑞萨、英飞凌等芯片厂家也纷纷推出了集成ESC功能的芯片,本文介绍英飞凌xmc4800芯片的入门使用过程,并在后续文章中,基于英飞凌提供的从站例程,介绍...

    EtherCAT从站开发中,除了常见的ESC(FPGA IP)+DSP方案外,TI、瑞萨、英飞凌等芯片厂家也纷纷推出了集成ESC功能的芯片,本文介绍英飞凌XMC4800芯片的入门使用,并在后续文章中,基于英飞凌提供的从站例程,介绍EtherCAT基本原理和具体的代码实现过程。

    一、软硬件环境

    (1) XMC4800 Relax EtherCAT Kit开发板
    (2)编程软件DAVE4.3.2
    (3)测试主站Twincat v3.1

    二、 获取例程

    从英飞凌官网下载开发板的例程:
    http://www.infineonic.org/document/detail/index/id-216122
    解压后如下图所示:
    这里写图片描述
    其中SSC目录下已经包含SSC5.1相关的源码。

    三、导入工程

    打开DAVE,File->Import导入之前下载的工程:
    这里写图片描述

    四、编译并下载

    右键点击XMC4800_ECAT_Relax_EEP工程并选择Build Project,编译完后如下:
    这里写图片描述
    点击工具栏上的Run或Debug按钮将工程下载到开发板。

    五、使用Twincat3进行测试

    将例程中的从站设备描述文件XMC4800_Relax.xml拷贝到Twincat3对应目录:
    C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT

    打开Twincat3并新建工程,扫描设备:
    这里写图片描述

    扫描到从站后,就可以控制LED灯的亮灭,并检测到开发板上的按钮状态。

    点亮LED1和LED3:
    这里写图片描述

    检测按钮状态:
    这里写图片描述

    六、一致性测试

    使用ETG官方提供的一致性测试软件CTT对从站进行测试,结果如下:
    这里写图片描述
    可见,从站可通过一致性测试。

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  • Ethercat 从站开发总结一:协议总结

    千次阅读 2020-07-17 16:53:38
    一. EtherCAT 协议概述 EtherCAT名称中的CAT为Control Automation Technology(控制自动化技术)首...使用主从模式进行访问控制,主站把数据帧发送给各个从站,每个从站从数据帧中读取自己的数据或把需要输入的数据插入

    一. EtherCAT 协议概述

    EtherCAT名称中的CAT为Control Automation Technology(控制自动化技术)首字母的缩写。

    每个从站设备都具有可编址的内存,其容量最大可为64KB,能够对其进行连续的或同步的读写操作。可以把多个EtherCAT命令数据嵌入到同一个以太网数据帧中,每个数据对应不同的设备或内存区。

    二. EtherCAT 系统组成

    全双工传输特性。使用主从模式进行访问控制,主站把数据帧发送给各个从站,每个从站从数据帧中读取自己的数据或把需要输入的数据插入数据帧中,然后将该报文传输到下一个EtherCAT从站。最后一个EtherCAT从站发回经过完全处理的报文,并由第一个从站作为响应报文将其发送给控制单元。

    EtherCAT通信是由主站发起的,主站发出的数据帧传输到一个从站站点时,从站将解析数据帧,每个从站从对应报文中读取输出数据,并将输入数据嵌入到子报文中,同时修改工作计数器WKC的值,以标识从站己处理该报文。网段末端的从站处理完报文后,将报文转发回主站(最后一个工业现场设备的EtherCAT从站并且完成相应的操作的时候,在将这个以太网数据报文按原来的路线发送回去,最后由工业现场里第一个EtherCAT从站设备将这个被所有从站设备操作过的网络数据报文作为响应报文发送给自动化控制系统的主站),主站捕获返回的报文并对其进行处理,完成一次通讯过程。一个通讯周期过程中,报文传输延时大概为几个纳秒,克服了传统以太网先对数据包进行解析,再复制成过程数据而造成通讯效率低的缺陷。

    EtherCAT主站运行需具备以下几个基本功能:

        (1)读取从站设备描述XML文件并对其进行解析,获取其中配置参数

        (2)捕获和发送EtherCAT数据帧,完成EtherCAT子报文解析、打包等

        (3)管理从站设备状态,运行状态机,完成主从站状态机设置和维护

        (4)可进行非周期性数据通信,完成系统参数配置,处理通讯过程中突发事件

        (5)实现周期性过程数据通信,实现数据实时交换,实时监控从站状态,从站反馈 信号实时处理等功能。

    从站组成

    从站采用专用的从站协议控制器(EtherCAT Slave Controller , ESC,本人采用LAN9252)处理网络通信数据。网络数据的处理都在从站协议控制器内部有硬件完成,过程数据接口为从站应用层提供了一个双端口随机存储器( Dual-Port-RAM, DPRAM)来实现数据交换。EtherCAT从站提供网络数据通信和控制任务功能。

    EtherCAT Slave Controller(ESC)传输过程:

    每个ESC都有四个数据收发端口,并且均可以接收发送以太网帧。

            如果ESC的四个端口都有外部链接,数据帧的内部传输顺序固定为端口0 —>端口3 —>端口1 —>端口2 —>端口0,如果某个端口没有外部链接,则此端口关闭,数据帧会自动跳过此端口传输到下一个未关闭的端口。正是由于ESC 这种四端口的收发机制,使得其可以 构成多种物理拓扑结构,如树型、线型和星型结构等。

    三. 数据帧结构

    EtherCAT数据使用类型为0x88A4 的以太网数据帧进行传输。EtherCAT 数据由数据头(2个字节)和的数据区(44~1498 字节)组成。

    数据帧结构说明:

    1. 目标地址:接收方MAC地址

    2. 源地址:发送方MAC地址

    3. 帧类型:0x88A4,EtherCAT数据使用类型为0x88A4的以太网数据帧进行传输。

    4. EtherCAT帧头:EtherCAT帧头为11bit数据长度;1bit 保留;4bit 类型,等于1时表示EtherCAT数据处于ESC通信中,其余保留。

    EtherCAT帧头
    位数11bits1bit4bits
    意义EtherCAT数据长度保留类型
    说明即所有子报文长度总和

    0x01:EtherCAT DLPDU

    0x04:network veriable

    0x05:mailbox

    5. EtherCAT数据:数据区包含一个或多个EtherCAT 子报文,每一个子报文对应一个独立的从站设备。

    1)EtherCAT子报文:

    EtherCAT 数据区由不定数目的子报文组成,所有子报文对应操作单独的从站站点。

    子报文数据段可根据需求嵌入 CoE、SoE等协议数据格式。

    EtherCAT 子报文由子报文头、数据域和工作计数器组成。

    2)子报文数据帧格式:

    子报文

    8bits8bits32bits11bits4bits1bits16bits

    命令索引地址区长度RM状态位

    寻址方式及读写方式帧编码从站地址报文数据区长度保留后续报文标志中断到来标志
    数据长度小于2486bytes
    WKC工作计数器,WKC 用来记录从站操作子报文的次数,主站给每个子报文预设了 WKC。设置发送子报文的工作计数器初值为 0,从站正确处理子报文后,工作计数器的值将增加一个增量,主站把返回的子报文中的 WKC 和预设的 WKC 作比较后判断子报文是否被从站正确处理。ESC 在处理数据帧的同时处理 WKC,由通信服务的不同决定 WKC 的增加方式。

    3)命令码说明:

    寻址方式读写模式命令名称描述

    读数据APRD0x01主站使用顺序寻址从从站读取一定长度数据
    写数据APWR0x02主站使用顺序寻址向从站写入一定长度数据
    读/写APRW0x03主站使用顺序寻址与从站交换数据

    读数据FPRD0x04主站使用设置寻址从从站读取一定长度数据
    写数据FPWR0x05主站使用设置寻址向从站写入一定长度数据
    读/写FPRW0x06主站使用设置寻址与从站交换数据

    广

    读数据BRD0x07主站从所有从站的物理地址读取数据
    写数据BWR0x08主站广播写入所有从站
    读/写BRW0x09主站与所有从站交换数据,对读取的数据

    读数据LRD0x0a主站使用逻辑地址读取一定长度数据
    写数据LWR0x0b主站使用逻辑地址写入一定长度数据
    读/写LRW0x0c主站使用逻辑寻址与从站交换数据

    6. FCS:帧校验

     

     

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  • 之前的ethercat概述在这推荐一位博主,个人觉得写的很细,文末还有书籍推荐:https://blog.csdn.net/chenweizhen1991/article/details/104840960

    之前的ethercat概述在这推荐一位博主,个人觉得写的很细,文末还有书籍推荐:https://blog.csdn.net/chenweizhen1991/article/details/104840960


    EtherCAT从站硬件分析

    这里主要参考一篇博文,不过本人用的是LAN9252,可以再参考对应的开发手册就行:

    https://blog.csdn.net/zhandouhu/article/details/102882356

     EtherCAT从站控制芯片ESC是实现EtherCAT数据链路层协议的核心,它处理EtherCAT数据帧,并提供数据接口。

    从站控制器通常都有一个内部的DPRAM,并提供存取这些应用内存的接口范围:

    1)串行SPI(串行外围接口):主要用于数量较小的过程数据设备,如模拟量I/O模块、传感器、编码器和简单驱动等。该接口通常使用8位微控制器,如MCU芯片STM8/32、DSP等。(本人设计电机控制控制芯片选用了STM32F407,为此不使用SPI,用了可能不稳定)

    2)8/16位微控制器并行接口与带有DPRAM接口的传统现场总线控制器接口相对应,尤其适用于数据量较大的复杂设备。(采用16位并行)

    3)32位并行I/O接口可以连接多达32位数字输入/输出,而且也适用于简单的传感器或执行器的32位数据操作。这类设备无需主机CPU。

     应用层控制器采用STM32处理器,它通过16位并口实现与LAN9252数据交换,并实现EtherCAT应用层协议。链路层电路的核心为LAN9252,它能处理EtherCAT数据帧,并为从站设备提供数据接口。晶振用于给LAN9252提供时钟信号,EEPROM用于存储从EtherCAT主站下载的配置信息。LAN9252芯片支持MII(介质独立接口)的以太网物理层PHY器件,本设计中,选用与LAN9252兼容的KS8721BL芯片作为PHY芯片。主站发来的数据,通过网络RJ45连到EtherCAT从站,经过H1102隔离变压芯片隔离变压后,经过KS8721BL芯片后到达LAN9252进行相应处理。

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  • 应用层在EtherCAT 通信协议层次结构中是与用户联系最紧密最直接的一层,EtherCAT应用层为各种服务协议与应用程序之间定义了接口,使其能够满足应用层所要求的各种协议共同工作的需求。支持CANopen 协议中的CiA402,...

    应用层:首先需要明确的一点,这里的应用层和我们手机、电脑上的应用程序不是一个东西。最为常见的应用层协议就是HTTP。简单来说,应用层是对数据的一种格式约定。应用层在EtherCAT 通信协议层次结构中是与用户联系最紧密最直接的一层,EtherCAT应用层为各种服务协议与应用程序之间定义了接口,使其能够满足应用层所要求的各种协议共同工作的需求。 支持CANopen 协议中的CiA402,以及SERCOS 协议的应用层(即CoE 和SoE)等多种符合行规的设备和协议。

    CoE (CANopen over EtherCAT)

    CANopen 协议是在CAN 协议基础上开发的应用层协议,EtherCAT 完全支持采用CANopen 作为应用层协议,此外,还在EtherCAT 协议中关于具体应用的方面做了相应的补充和扩展,它的主要功能包括:初始化通信网络并利用邮箱通信来访问CoE 对象字典及其对象;使用CoE 来配置周期性的数据传输过程及控制指令;管理通信网络并处理突发事件和错误信息。

    SoE(SERCOS over EtherCAT)

    SERCOS(串行实时通信协议)是一种高性能的数字伺服实时通信接口协议,包括了通信技术和多种设备行规。SoE 是基于EtherCAT 的SERCOS 协议,尽管EtherCAT 设备上不能进行SERCOS 协议的数据,但EtherCAT 能够对执行SERCOS 规范设备的伺服控制和数据通信提供支持。

    EoE (EtherNet over EtherCAT)  TCP/IP   UDP/IP

    EtherCAT技术不仅完全兼容以太网,而且在设计之初就具备良好的开放性——该协议可以在相同的物理层网络中包容其他基于以太网的服务及协议。可将任何类型的以太网设备通过交换机端口连入EtherCAT网段。

    FoE(EtherCAT实现文件传输) 不用TCP/IP支持

    该协议与TFTP类似,允许读写设备中的任何数据结构。因此,无论设备是否支持TCP/IP,都可以将标准化固件上传到设备上。

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  • Ethercat 从站开发总结二:通讯地址

    千次阅读 2020-07-17 17:22:29
    Ethercat有那么多从站,那么主站究竟如何判断每个从站的呢? 一、EtherCAT 寻址方式 1.网段寻址 EtherCAT 主站与网段之间存在着不同的寻址方式,利用以太网数据帧头的 MAC 地址来寻址就是EtherCAT 网段寻址。 ...
  • 从站设备描述文件ESI(EtherCAT Slave Information)是EtherCAT从站设备的配置文件,文件为XML格式。XML文件编写好后,通过主站程序下载到从站设备的EEPROM中,通过I2C总线与ET1100芯片内部的寄存器进行数据交换,...
  • 2018年暑期自己搞的项目的一部分,包括基于stm32f407的ethercat从站程序以及配套的XML文件。实现了IO、AD、DA功能。在别人已经实现的ethercat从站功能上,我根据智昂的从站板子添加了AD、DA功能。参考了别人的提供的...
  • EasyCAT是Arduino 的扩展板(Arduino Shield),它通过Arduino技术,大大简化了EtherCAT从站开发,适合基于PC的自动化方案。它具有以下特点:  包含2路可用于EtherCAT实时以太网的100BASE-TX网口;  可配合符合...
  • 在对Ether CAT技术进行一定程度的介绍的基础上,利用倍福公司的ET1100从站控制器对Ether CAT的从站硬件以及软件系统进行了一定程度的设计研究。利用ET1100和以太网卡KS8721BL,以及16位单片机XC164设计了Ether CAT的...
  • 针对目前EtherCAT通信网络中从站节点的数字IO应用需求问题,基于微处理器和ESC一体化的嵌入式EtherCAT从站,提出易于实现的工业数字IO扩展方案,并详细阐述...本设计对基于EtherCAT从站的应用开发也有一定的参考价值。
  • 基于STM32的EtherCAT从站IO讲解

    千次阅读 2021-02-09 20:39:56
    EtherCAT IO从站 工业通信
  • AX58200是一款2/3端口EtherCAT从站专用通讯SoC,以ARM® Cortex®-M4F微控制器为核心,EtherCAT從站控制器(ESC)集成两个可同时支持光纤和铜线网路应用的百兆以太网PHY。支持含RMII接口与硬体加密引擎的10/100 Mbps...
  • 国外开源,我只是搬运,特此声明!!! 主控平台:STM32F303RET6 从站控制器:LAN9252 功能:集成EtherCAT、USB、CAN、SPI、串口通讯,硬件开源。
  • 基于FPGA的EtherCAT从站模块设计.pdf
  • 国倍福公司提出的 EtherCAT 工业以太网不仅拓扑结构灵活,系统配置简单,开发 成本低,更具有高效高速率的特点,得到了越来越多网络工业设备开发商的关注。为此, 本文针对 EtherCAT 嵌入式...级智能从站设计与实现。
  • EtherCAT从站代码

    2019-06-27 14:36:40
    EtherCAT从站代码详解,ET9300,开发EtherCAT从站的必备文档。
  • 如何开发EtherCAT从站设备

    万次阅读 2014-07-23 10:05:41
    作为新型工业以太网,EtherCAT网络由于开放性、系统构建成本低和快速性被广泛关注,开发相应的从站设备可以把该网络引入自动化领域,将对自动化传输领域起到很大的推动作用。EtherCAT网络从站设备分为简单从站设备和...
  • 随着实时工业以太网技术的发展...本文在介绍了实时以太网和netX网络控制器的基本结构和功能的基础上,详细探讨了基于该嵌入式模块comX的实时以太网从站设备的网络接口硬件组成和软件实现,以及在智能分拣系统中的应用。
  • 基于LAN9252芯片的EtherCAT从站的实现.pdf
  • Raspberry Pi的示例netHAT EtherCAT从站驱动程序块SFunction通过传输32个字节的输入和输出PDO数据,展示了cifX库的基本用法。 此外,还包括netHAT设备和netHAT EtherCAT从驱动程序块SFunction的配置文件,以将输入和...
  • ETHERCAT从站参考代码

    2018-01-16 22:37:45
    倍福ET1100从站芯片用于控制CIA402驱动轴的源代码模板,在此模板上可快速开发应用程序,也可以作为参考代码,了解从站通讯处理流程。
  • 即可实现EtherCAT 从站的架设。 目前已成功移植并且可以实现PDO的传输,不过在TwinCAT CoE - Online的介面使用TwinCAT的Reload Deviece功能时,始终无法进入Online Data,只有在MCU第一次执行的...
  • EtherCAT从站IO软件设计 xmc4300底层硬件配置
  • EtherCAT从站采用ET1100+微控制器STM32,其中ET1100芯片负责完成EtherCAT数据帧的处理等链路层功能,是实现EtherCAT数据通讯的核心。而STM32是EtherCAT系统的应用层处理器,通过SPI总线与ET1100进行数据交换,并实现...
  • 浅析EtherCAT从站1

    千次阅读 2019-09-27 11:13:39
    领导安排下来EtherCAT从站开发,所以最近在忙乎这个事,以前没接触过,所以很珍惜这个机会。 最开始接触的时候,被大量的代码和参考资料吓到了,根本无从下手。Canopen、Cia402协议也是看不过来的内容。庆叔有个...

空空如也

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