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[工业互联-17]：常见ETHerCAT主站与完结办法_ethercat主站开发-CSDN博客

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[工业互联-17]：常见EtherCAT主站与完结办法

文火冰糖的硅基工坊

已于 2023-07-08 17:15:54 修正

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于 2023-07-08 11:31:16 初次发布

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目录

第1章 EtherCAT入门

1.1 简介

1.2 EtherCAT通讯架构

第2章  EtherCAT主站计划

2.1 计划概述

2.2 主站装备进程

2.3 EtherCAT主站软件

第3章  Windows操作体系支撑EtherCAT的根本进程

第4章 常见主站软件介绍：TwinCAT

4.1 简介

4.2 软件架构

4.3 运用程序架构

第5章  SOEM

5.1 简介

5.2 SOEM创立EtherCAT主站

5.3 QT增加SOEM主站

第1章 EtherCAT入门

1.1 简介

EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种实时以太网通讯协议，用于工业自动化和操控体系中完结高功用、实时数据传输和操控。它是由EtherCAT技能安排（ETG）开发和标准化的。

EtherCAT依据以太网物理层和数据链路层，但运用了一种特别的通讯办法，称为"Processing on the Fly"。这种办法使得数据帧能够在经过从站设备时进行实时处理，而不需求彻底接纳整个数据帧。这样，数据传输和操控能够完结高功率和低推迟。

EtherCAT通讯选用主从架构，其间一个主站设备担任整个EtherCAT网络的办理和操控，而从站设备则担任在数据环网上传递数据。

主站设备可所以核算机、工控机、PLC等，

而从站设备可所以传感器、履行器、驱动器等。

EtherCAT具有以下特色：

实时功用：EtherCAT经过在数据环网上逐站处理数据，完结了高速和低推迟的数据传输。这使得它十分适用于对实时性要求较高的运用，如运动操控、机器视觉等。 灵敏性：EtherCAT网络能够支撑从几个节点到数千个节点的衔接，一起支撑多种网络拓扑结构，如星型、总线型、环形等。这使得它能够习惯不同规划和杂乱度的工业体系。 高带宽运用率：EtherCAT能够运用以太网的高带宽特性，一起在同一物理介质上传输操控数据和其他运用数据，然后进步带宽运用功率。 易于集成：EtherCAT依据以太网标准，运用标准的以太网物理层和数据链路层。这使得它能够与其他以太网设备和网络互操作，而且易于与现有以太网根底设施集成。

EtherCAT现已在工业自动化和操控范畴得到广泛运用，包含机械设备、工厂自动化、进程操控等各种运用场景。它供给高效的实时通讯和操控才能，协助提高工业体系的功用、灵敏性和可扩展性。

(300条音讯) [工业互联-12]：干流的工业以太网技能简介（PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE）_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客

1.2 EtherCAT通讯架构

EtherCAT通讯架构依据主从架构，其间一个主站设备操控整个EtherCAT网络，而多个从站设备担任在数据环网上传递数据。以下是EtherCAT通讯架构的首要组成部分：

主站（Master）：主站是EtherCAT网络的操控中心，担任和谐整个网络的数据传输和操控。主站可所以核算机、工控机、PLC等设备，它经过EtherCAT接口衔接到EtherCAT网络。主站发送和接纳数据帧，并处理从站设备的数据。 从站（Slave）：从站是在EtherCAT网络中扮演被迫人物的设备。从站可所以各种不同类型的设备，如传感器、履行器、驱动器等。每个从站设备都有一个仅有的设备地址，经过EtherCAT通讯以实时办法与主站交流数据。 数据环网（Data Ring）：数据环网是衔接主站和从站的物理通讯介质，一般是双绞线、光纤或其他以太网标准支撑的物理介质。这个环网形成了一个环形或星型网络拓扑结构，能够支撑多个从站设备衔接到同一个环网上。 EtherCAT Slave Controller（ESC）：每个从站设备上都有一个EtherCAT Slave Controller，担任实时处理和转发从站数据。它的作用是解析EtherCAT数据帧、履行数据处理和操控算法，并将数据传递到下一个从站或主站。 EtherCAT数据帧（Frame）：EtherCAT数据帧是在数据环网上传输的通讯单位，它包含操控指令、数据和状况信息。在一个周期内，主站从流经数据环网的每个从站设备上读取和写入数据。

EtherCAT的通讯进程十分快速和高效。主站发送一个带有特别操控字段的数据帧，该数据帧在数据环网上循环传输。每个从站设备经过处理数据帧中的操控指令，并在帧传输周期内完结数据读取和写入操作。数据帧的循环传输保证了实时性和低推迟的数据传输。

经过这种主从架构和实时数据传输办法，EtherCAT能够完结高功用的工业操控和自动化运用，适用于需求实时性、快速响应和高带宽的工业环境。

第2章  EtherCAT主站计划

2.1 计划概述

完结EtherCAT主站（Master）功用的计划有多种挑选，取决于具体需求和体系架构。

以下是一些常见的EtherCAT主站计划：

PC-based软件主站：运用一台PC或工控机作为EtherCAT主站，经过装置恰当的EtherCAT主站软件，如Beckhoff的TwinCAT或KINGSTAR的EtherCAT Master等，来完结EtherCAT通讯和操控功用。这种计划适用于需求灵敏性和可编程性的运用，适用于实时数据收集与处理。 PLC作为主站：许多干流PLC供货商供给了集成EtherCAT主站功用的PLC设备。这些PLC设备具有专用的EtherCAT接口，能够直接与EtherCAT网络衔接。PLC作为主站具有实时性、牢靠性和易于集成的特色，适用于以实时操控为主方针的工业操控和自动化体系，用于PLC操控从站设备。 封装主站模块：一些厂商供给了专用的EtherCAT主站模块，能够作为独立的硬件设备，经过串行通讯接口（如串口、以太网接口等）衔接到主控设备（如PC、PLC等）。这些模块一般供给了高功用的EtherCAT通讯功用，能够方便地集成到现有的体系中。

不管挑选哪种计划，完结EtherCAT主站功用的关键是：运用相应的EtherCAT主站软件或硬件模块，并遵从EtherCAT通讯协议。该主站软件或硬件模块将供给EtherCAT数据交流和协议处理的功用，使主站能够与从站设备进行通讯和操控。

2.2 主站装备进程

在装备EtherCAT主站时，需求进行以下进程：

设置通讯参数：装备主站与EtherCAT网络衔接的物理接口和通讯参数，如波特率、网络拓扑结构等。 扫描并辨认从站：经过主站软件或装备东西，进行EtherCAT网络的扫描和从站设备的辨认。经过辨认从站设备，为每个从站分配仅有的设备地址。 装备从站通讯和数据：为每个从站装备通讯参数和数据映射。这包含界说数据方针、数据类型、数据采样频率等。 开发运用程序：运用主站软件或编程环境，编写运用程序以完结与从站设备的数据交流、数据处理和操控操作。

需求留意的是，完结EtherCAT主站功用需求遵从EtherCAT通讯协议标准，并运用与从站设备兼容的主站软件或硬件模块。在挑选和装备EtherCAT主站计划时，应依据具体需求、开发渠道和供货商支撑来进行评价和挑选。

2.3 EtherCAT主站软件

有多个供货商供给了EtherCAT主站软件，以下是几个常用的EtherCAT主站软件：

TwinCAT（Beckhoff）：TwinCAT是Beckhoff供给的一款强壮的EtherCAT主站软件。它是一个全面的自动化操控软件的开发渠道，集成了PLC、运动操控、HMI和数据收集等功用。TwinCAT具有丰厚的开发东西和库，可用于开发杂乱的EtherCAT操控体系。 KINGSTAR EtherCAT Master（IntervalZero）：KINGSTAR EtherCAT Master是IntervalZero公司供给的一种软件EtherCAT主站处理计划。它供给了实时以太网通讯和操控功用，可与多个EtherCAT从站设备进行通讯。KINGSTAR EtherCAT Master能够与Windows上的实时软件合作运用。 SoftMotion for EtherCAT（National Instruments）：National Instruments供给了SoftMotion for EtherCAT软件，它是NI实时操控渠道LabVIEW和CompactRIO的一部分。SoftMotion for EtherCAT具有强壮的运动操控才能，可用于快速开发和布置EtherCAT操控体系。 CODESYS EtherCAT Master：CODESYS是一款广泛运用的可编程操控器开发环境，CODESYS EtherCAT Master是其供给的EtherCAT主站功用模块。它答应开发人员运用CODESYS进行EtherCAT通讯和操控运用的开发，一起具有很好的可扩展性和灵敏性。 SOEM（Simple Open EtherCAT Master）是一个开源的EtherCAT主站完结，由EtherLab项目开发并保护。它供给了一个简略、灵敏和可移植的EtherCAT主站处理计划，适用于嵌入式体系和实时操控运用。

这些EtherCAT主站软件供给了丰厚的功用和开发东西，能够满意各种杂乱操控体系的需求。挑选适宜的软件取决于具体运用需求、开发渠道和供货商支撑。在挑选软件之前，主张评价软件功用、易用性、功用和支撑等要素，并依据实践事例进行验证。

第3章  Windows操作体系支撑EtherCAT的根本进程

Windows操作体系能够经过相应的驱动程序和软件支撑EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）。

EtherCAT是一种实时以太网通讯协议，广泛用于工业自动化范畴。

它运用依据以太网的通讯办法，经过传输以太网数据帧的办法来完结实时数据传输和操控。

要在Windows上完结EtherCAT支撑，能够采纳以下进程：

装置EtherCAT从设备驱动程序：首要，需求装置适用于Windows的EtherCAT驱动程序。这些驱动程序一般由EtherCAT硬件供货商供给，可用于与硬件EtherCAT从设备进行通讯，完结etherCAT通讯协议。 运用EtherCAT主站软件：在Windows上装置和装备EtherCAT主站软件，例如TwinCAT、EtherCAT Master等。这些软件答运用户装备和办理EtherCAT网络、从设备和通讯参数。EtherCAT主站软件经过EtherCAT从设备驱动程序与从设备进行通讯！！！ EtherCAT从设备装备：经过EtherCAT主站软件，用户能够进行EtherCAT设备的装备。这包含增加设备、界说设备通讯地址和参数等。 开发运用程序：运用Windows下的编程言语和东西（如C/C++、C#等），开发运用程序以与EtherCAT设备进行通讯。一般，EtherCAT的开发包和API能够供给给开发人员，以简化EtherCAT通讯的编程。 数据传输和操控：经过编写运用程序，能够运用EtherCAT协议进行数据传输和操控。运用程序能够运用EtherCAT主站软件供给的API或驱动程序所供给的API，与EtherCAT设备进行实时通讯。

需求留意的是，EtherCAT的支撑和集成或许因硬件、操作体系版别和软件东西等要素而有所差异。在进行EtherCAT的集成和开发时，主张参阅相关硬件和软件供货商供给的文档和攻略，以保证正确装备和操作EtherCAT网络和设备。

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[工业互联-17]：常见EtherCAT主站与完结办法

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EtherCAT是一种高功用的实时以太网通讯协议，而STM32是意法半导体（STMicroelectronics）公司推出的一种32位微操控器。二者结合起来能够完结EtherCAT主站的功用。

EtherCAT主站是一个操控硬件设备的节点，担任与EtherCAT从站进行通讯。在EtherCAT网络中，主站担任发送操控指令和接纳从站回来的数据。STM32作为一个强壮的微操控器芯片，具有丰厚的外设和高功用的核算才能，十分适宜用来完结EtherCAT主站的功用。

为了完结EtherCAT主站，运用STM32芯片需求进行以下进程：

第一步是在STM32芯片上运转EtherCAT主站的软件。能够运用ST公司供给的HAL库或许第三方开发环境，例如Code Composer Studio或IAR Embedded Workbench等。这些东西能够协助咱们开宣布适用于EtherCAT主站的软件。

第二步是装备STM32的GPIO引脚和时钟，以使其能够与EtherCAT通讯。依据EtherCAT的要求，咱们需求将一些引脚分配为发送和接纳数据、时钟同步和硬件中止等功用。

第三步是设置STM32的网络接口，以便与EtherCAT网络衔接。这或许包含引进一些PHY芯片或其他外设来支撑以太网通讯。

第四步是开发EtherCAT主站的功用代码。这包含处理接纳到的从站数据、发送操控指令、处理同步时钟等。经过合理规划代码，咱们能够完结实时性和牢靠性要求。

第五步是进行调试和测验。咱们需求验证EtherCAT主站的功用是否正常作业，是否能够与其他从站进行通讯。

总归，运用STM32芯片作为EtherCAT主站的操控器能够用来完结高功用和实时性操控的需求。经过适宜的软件开发和硬件装备，咱们能够充分发挥STM32芯片的优势，完结一个牢靠和高效的EtherCAT主站。

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