EtherCAT基础之寻址方式介绍

EtherCAT网络中主站和各个从站之间的寻址方式

EtherCAT的通讯方式类似于一个数据列车,数据按照设置的固定时间从主站向每个从站发送。但是,工业现场对不同类型的数据,如有实时性要求的数据和实时性要求不强的数据,使用不同的传输方式。

EtherCAT基于其工作原理,对不同的传输方式采用不同的寻址方式。

EtherCAT主站有三种不同的寻址方式,分别应用于EtherCAT网络配置、邮箱通信和过程数据通信。

对寻址方式的深入了解能帮助大家更好的理解EtherCAT技术,比如我们在编写针对某个从站的控制程序时,过程数据的读写并不直接针对从站的物理地址,而是操作控制器内存的某段逻辑地址,其原因即来源于对逻辑寻址的应用。

自增量寻址

EtherCAT主站在启动过程中使用自增量寻址。

主站启动时根据从站在网络中的位置给每个从站分配地址,第一个从站的地址为0x0000,第二个从站地址0xFFFF ,第三个从站地址为0xFFFE,之后的每个从站地址依次减1。

使用自增量寻址,EtherCAT主站启动时自动为从站分配地址,不需要现场工程师为手动为从站设定地址。 

EtherCAT基础之寻址方式介绍_第1张图片

在启动过程中,主站依次与每个从站进行数据交换。如上图所示第一个从站的地址是0,表示当前从站是被主站处理的从站,当前第一个从站被处理之后,所有的从站设备地址加1,此时第二个从站设备地址变为0,第二个设备变成当前被处理的从站,以此类推主站按顺序完成对所有从站的初始设置。

自增量寻址要点

  • 主站根据每个从站所处位置的先后给从站分配一个十六位的负数自增量地址;

  • 数据帧到达每个从站时数据帧目标地址自动加1;

  • 数据帧目标地址为0,从站处理数据帧;

  • 偏移地址存储在设备的内存空间中;

  • 通常用于扫描硬件的配置信息。

固定地址寻址

在经过自增量寻址之后,主站给每个从站分配一个固定的地址,固定地址确定后地址即与从站在网络中所处的位置无关。

固定地址寻址用于主站与从站以邮箱SDO方式的通信中,SDO通信方式适用于非循环数据的交换以及大数据的交换。

EtherCAT基础之寻址方式介绍_第2张图片

固定地址寻址要点

  • 每个从站有一个固定的地址(16 bit);

  • 通常在硬件配置扫描的过程中被分配;

  • 与从站的位置无关;

  • 设备断电后固定地址丢失。

逻辑寻址

逻辑寻址用在过程数据PDO的通信过程中。

三种寻找方式都由EtherCAT主站自动完成,前面介绍的自动增量寻址和固定地址寻址在EtherCAT工作机制的重要部分,但多数情况下用户不会用到,而EtherCAT 逻辑寻址方式直接反应到EtherCAT应用的开发,更被大家所熟悉。

EtherCAT主站在初始化过程中开辟4G逻辑地址空间,网络中所有从站的物理地址都被映射到这段逻辑地址中。

被映射的包括每个从站以及每个变量的起始地址、变量占用的逻辑地址空间大小等,主站并将映射关系传输给从站的Fieldbus-Memory-Management-Units(FMMU),从而使从站上的每个变量拥有了被映射到的逻辑地址的起始地址和变量长度。

控制程序对逻辑地址空间进行读写,数据帧在通过每个从站时,从站检测逻辑地址是否与其FMMU匹配从而判断是否有需要对数据帧进行读写操作。

逻辑寻址确保了在网络物理连接不变的情况下,数据帧可以根据应用的需求自由组合,这种方式非常适合周期数据的传输。

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逻辑寻址要点

  •  从站在一个虚拟的4GByte 数据空间进行读写操作;

  • 逻辑地址映射到从站中减轻了控制系统的负担;

  • 数据根据应用程序所指定的逻辑地址被传输;

  • 要求:快速,灵活并且高效的传输。

总结

EtherCAT的通讯方式有三种,分别是自增量寻址、逻辑地址寻址、固定寻址。这三种寻址方式根据具体通讯的需求环境有不同的使用方法。

当总线需要做网络拓扑扫描时,需要使用自增量寻址;当网络需要做点对点的单独通讯时,需要使用固定地址寻址;当网络需要做实时通信时,需要使用逻辑寻址。

希望通过我们上述对EtherCAT寻址方式以及每种通讯方式的具体介绍,能够使您对EtherCAT有更加深入的认识。

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