嵌入式平臺的EtherCAT主站開發(fā).pdf

1、現場總線越來越廣泛地被應用于工業(yè)現場，EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technoloy）總線是其中比較突出的工業(yè)以太網總線，它具有同步實時性好、拓撲靈活、數據帶寬高等特性。由于嵌入式平臺具有擴展性好、穩(wěn)定性好和成本低的特點，本文提出了基于嵌入式平臺實現EtherCAT主站。本文主要研究內容如下:
　　根據EtherCAT協議和EtherCAT主站在工業(yè)運動控制的功能需求，提出了基

2、于嵌入式ARM+FPGA的架構來實現EtherCAT主站功能的方案；根據主站的功能分層結構，采用有限狀態(tài)機的方法實現主站的通訊管理功能，實現了包括配置從站和監(jiān)測從站的狀態(tài)等基本功能；為了提高鏈路層的穩(wěn)定性和快速響應性，提出了基于FPGA實現EtherCAT主站網卡設備的方案，并根據EtherCAT數據幀回環(huán)的特點，采用輪詢的方式實現了網卡設備的驅動。
　　為了提高系統的實時性，基于Xenomai構建了實時linux操作系統，并驗證

3、了該方案的可行性，同時利用實時任務同步于中斷的方式，提高系統的實時性同時實現系統的控制周期的精確性。
　　為了滿足運動控制對從站同步控制的要求，提出了一種基于時鐘實時補償總線時間的同步方法，主站通過周期性地發(fā)送時鐘補償漂移數據幀，配合從站對總線鏈路的時間延時的補償，從而實現EtherCAT主站分布式時鐘同步的功能。
　　本文以基于ARM+FPGA的嵌入式運動控制器為硬件平臺，測試了EtherCAT主站的兼容性、同步性和實時性