基于EtherCAT的主站軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及CANopen應(yīng)用研究.pdf

1、傳統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是性能為毫秒級，而EtherCAT的性能可以達(dá)到微妙級，因此對EtherCAT的研究對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的性能會有很大的提升意義，與此同時(shí)由于CANopen具有良好的應(yīng)用在伺服驅(qū)動的特點(diǎn)并且又有很好的可移植性，對CANopen應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行簡單的裁剪就可以將傳統(tǒng)的CANopen產(chǎn)品搭載的EtherCAT上，這樣可以將原來的CAN總線上的產(chǎn)品的性能由毫秒級直接提升到微妙級而且并沒有增加成本，由此可見在EtherCAT上實(shí)現(xiàn)的C

2、ANopen產(chǎn)品一定會具有十分強(qiáng)勁的競爭力。
　　本文根據(jù)EtherCAT的原理并采用了直線型、直接連接的主從站連接方式對EtherCAT系統(tǒng)進(jìn)行了搭建，主站使用嵌入式處理器、網(wǎng)卡DM9000，從站選擇了ET110做為協(xié)議芯片，主站選擇周期性模式，從站選擇自由模式。在主從站通信方式方面本文為主從站選擇了邏輯尋址的通信方式。
　　在設(shè)計(jì)好的硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本文首先從安全性、高效性兩方面考量分層次設(shè)計(jì)主站的隊(duì)列機(jī)制、冗余模式、

3、接收數(shù)據(jù)緩存機(jī)制、底層收包機(jī)制，并將這些通信機(jī)制進(jìn)行綜合，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)安全、有效的主站軟件系統(tǒng)。在已經(jīng)設(shè)計(jì)好的主站軟硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本章對主站的性能進(jìn)行了分層次測試和優(yōu)化，最后將主站的收發(fā)時(shí)間從初始的2713us優(yōu)化到374us，將主站的接收時(shí)間從初始的370us優(yōu)化到117us，本文在第三章中也解釋了在測試過程中存在的疑問，如為何雙網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間比單網(wǎng)卡長，在熱插拔情況下為何接收時(shí)間延長等。
　　在COE對象字典中通信數(shù)據(jù)對象

4、是對象字典的核心部分，這部分即包含與CANopen完全兼容的部分，同時(shí)也包含專門針對EtherCAT的補(bǔ)充部分。本文提出了CANopen在EtherCAT的裁剪方式，并在從站方面創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)了對象字典實(shí)現(xiàn)方法和相關(guān)操作指令，而對象字典中的每個(gè)索引就是數(shù)組中的元素，同時(shí)本文通過調(diào)用對象字典的相關(guān)操作指令進(jìn)而設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)SDO服務(wù)的基本框架，最終實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)CANopen協(xié)議中上傳下載服務(wù)功能，這也就為CANopen產(chǎn)品應(yīng)用在EtherCAT上