Ethercat 学习总结二：从站硬件分析

1EtherCAT 从站硬件基本结构框图

             

2从站通信运行原理

EtherCAT 数据 通过RJ45 0接口进入，从站控制器通过寻址判断EtherCAT 数据中是否存在该从站需要处理的子报文，若是存在，从站控制器则将该子报文提取出来并发送给控制器，控制器将数据进行处理（转换为RTU数据）并发送给SA3，SA3对数据做出回应后，控制器将SA3回复数据数据处理后传给从站控制器，从站控制器将数据添加到EtherCAT 数据中。EtherCAT 数据再通过RJ45 1接口将数据发送给下一个从站。

3从站硬件分析

1. 变压器

提高抗干扰能力，增强信号

1. PHY芯片

物理层收发芯片，需支持MII/RMII接口

1. 从站控制器

EtherCAT从站使用通信控制芯片ESC来处理EtherCAT数据帧，并且使用双端口存储区完成EtherCAT主从站设备之间的数据交换，每个从站的ESC按照各自在链路上的物理位置读写EtherCAT报文中需要自己处理的数据。在报文通过从站的时候，ESC从报文中读取需要自己进行输出处理的数据并将其存储在内部存储区，把需要进行输入的数据从内部存储区又写到相应的子报文中。数据的读写都是由数据链路层完成的。

有多家制造商均提供EtherCAT从站控制器。通过价格低廉的FPGA，也可实现从站控制器的功能,但需购买授权以获取相应的二进制代码。

此处以倍福公司ET1100为例。

EtherCAT ASIC 芯片 ET1100为实现 EtherCAT 从站提供了一种结构紧凑、经济高效的解决方案。它们直接在硬件中处理 EtherCAT 协议，因而可确保硬件设备的高性能和实时性，而与任何下游从站微控制器及相关软件无关。

通过芯片提供的三个过程数据接口——数字量 I/O、SPI 和 8/16 位 μC，EtherCAT ASIC 能够实现简单的数字量模块，而不再需要微控制器或研发自带处理器的智能设备。EtherCAT ASIC 芯片 ET1100带有分布式时钟功能，通过该功能能够实现 EtherCAT 从站 << 1 μs 的高精度同步。

ET1100的技术参数如下图：

          

 

PHY芯片与从站控制器可以通过MII/RMII等接口连接，可以根据开发需求自行选择

1. 控制器

控制器负责对ESC进行控制以及其它任务的控制。ESC把控制数据传输给控制器，控制器根据这些信息实现设备的控制功能，并把采样到的数据写入ESC，供主站进行读取。数据交换过程全部由ESC处理，与控制器的响应时间没有关系。控制器性能取决于设备控制任务，可以使用8位、16位的单片机及32位的高性能处理器。

控制器与从站控制器可以通过UART/SPI/PCI等接口通讯，可以根据开发需求自行选择

控制器需要至少两个通讯接口。

5) EEPROM（ET1100需要外部扩展,例：Microchip 24LC16B-I/ST）

EEPROM 是从站控制器 ESC 用来存储所需要的设备相关信息，其中包括 ESC 寄

存器配置区（由 ESC 在上电或复位后自动读取后装入相应寄存器，并检查校验和）、

产品标识区（包括厂商标识、产品码、版本号和序列号等）、硬件延时字（包括端口

延时和处理延时等信息）、引导状态下邮箱配置字和标准邮箱通信 SM 配置字。

EEPROM内容结构图：