Ethercat - 基础架构总结

时间:2024-04-01 11:28:24
    

一、Ethercat的优势

     Ethercat是标准的以太网帧,Ethercat修改了数据链路层的结构使其更加符合工业应用中的实时性和一致性。由Ethercat的数据帧结构可以看出,Ethercat的帧结构和Ethernet的帧结构完全兼容,通过在数据段即用户应用协议层增加了Ethercat的对应数据。

Ethercat - 基础架构总结

Ethercat和传统以太网的区别:

1:数据链路层不同。

2Ethercat是实时性传输,传统以太网非实时。

EthercatCan总线的区别:

1Ethercat完全兼容CanOpen协议。

2Ethercat突破了Can总线中对SDO的包长 的限制。

3Ethercat一次传输可以遍历多个节点。

Ethercat的优势:实时性与同步性;Ethercat可以保证数据传输的实时性,数据的传送仅仅收到两帧之间的安全时间限制。Ethercat所独有的同步性可以保证所有的节点同步触发,其抖动时间可以达到1us

二、传输机制

       ON The Fly(飞行中的数据帧),更形象的演示可以参考EthercatPPT中的介绍很好的解释了Ethercat的传输机制,每一帧数据包由主站发出后依次经过各个从站,在经过各个从站同时经行数据交换,几乎没有任何的延时即可遍历一个节点。这得益于Ethercat对数据链路层的改造。

注意:Ethercat是全双工的传输,所有的数据交互均发生在数据传输阶段,数据在返回主站时,不做任何操作,只是经过各个节点时进行单纯的转发操作。

   Ethercat的拓扑结构灵活,几乎支持任何一种的拓扑结构,数据帧的传输方向完全有拓扑结构来决定。

三、寻址方式(主站寻址从站)

   顺序寻址:主站按照物理连接的先后顺序进行寻址,一般用在主机刚刚启动时。

   设置寻址:主站按照设置给每个从站的地址进行寻址。

   逻辑寻址:主站将每个从站的地址映射到一个虚拟的4G缓存区,进行寻址(这种寻址比较实用、方便)。逻辑寻址的管理有从站的FMMU进行管理,FMMU将本地内存映射到主机设置的4G内存中的一块区域中。主站可以通过逻辑地址方便的读取任一从站的内存。

四、运行模式

从站的运行模式可支持*运行、DC同步模式、SM同步模式。

*运行由从站自主控制运行周期,一般用于开机初始化过程中,主要完成一些初始化工作和状态机的切换。

DC同步模式受DC同步信号的控制,DC触发的周期由主站设置,DC的脉冲宽度可以再XML文件configdata中进行设置。DC模式可以保证从站设备节点的一致性,因为分布时钟是严格保持一致的。DC模式下可产生两个中断信号sync0sync1,均可单独配置。DC中断可以用来传输周期性传输PDO数据或者周期性进行数据采集。

SM同步模式:SM中断ethercatIsr发生于有输入输出时间发生时,即当主站想从站发送数据或请求时会触发事件中断,可以保证及时响应主站的请求和命令。

五、数据传输方式

       主站与从站进行数据交互的方式主要通过PDOSDO,即过程数据和邮箱数据其概念与CANOpen中的概念相同。

       PDO:过程数据用来传输周期性的数据,PDO由三个数据缓冲区组成,类似于一个FIFO,从站写入第一个缓冲区,主站从第三个缓冲区读走。注意第二个缓冲区不可操作。从站发送PDO和接受PDO各自采用两个独立的数据缓冲区。有同步管理器来控制缓冲区,每一个同步管理器只负责一种功能,例如同步管理器2负责发送PDO,同步管理器3负责接受PDO

       SDO:邮箱通信用来发送非周期性的数据,邮箱通信只有一个数据缓冲区,通信方式采用握手的机制确保主从之间的数据交互不丢失,而PDO由于采用FIFO的机制,可能会出现新值覆盖旧值或旧值被多次读走的情况。SDO也由同步管理器来进行管理,发送和接受邮箱独立控制,例如同步管理器0控制发送邮箱,同步管理器1控制接受邮箱。