CAN總線協議到EtherCAT從站協議的轉換網關設計

每個EtherCAT子報文包括子報文頭、數據區和相應的工作計數器(Working Counter，WKC)。發送子報文的WKC初始值為0，子報文被CAN ／EtherCAT協議轉換網關正確處理后，增加一個增量，主站根據WKC是否正確，來判斷該子報文是否被正確響應。
3．2 EtherCAT從站通信處理模塊
EtherCAT從站通信處理模塊實現與EtherCAT主站之間的通信，EtherCAT從站通信處理模塊以EtherCAT從站控制器為核心，從站協議控制器實現EtherCAT數據的接收、發送以及錯誤處理。從站MCU操作EtherCAT從站協議控制器，實現應用層協議。
EtherCAT協議有2種數據交換形式：一種是周期性過程數據通信，另一種是非周期性郵箱數據通信。周期性過程數據通信用來傳輸數據刷新率要求較高的輸入輸出數據，非周期性郵箱數據通信則用來配置或讀取從站的參數信息。
自動化控制系統中，系統一般要求先采集下面設備的輸入數據，對輸入數據進行相應的邏輯處理，然后產生輸出控制信號，發送到輸出設備。EtherCAT協議的狀態機通信模式很好地解決了這個問題，保證了通信的安全可靠。
CAN／EtherCAT協議轉換網關支持4種狀態：初始化(Init)、預運行(Pre-Operational)、安全運行(Safe-Operational)和運行(Operation al)。各狀態之間的轉換關系如圖4所示。狀態機依次在不同的狀態及狀態轉換期間完成不同的任務。

CAN／EtherCAT協議轉換網關處于初始化狀態時，主站初始化EtherCAT從站控制器的一些配置寄存器、配置郵箱通道參數。預運行狀態下，CAN／EtherCAT協議轉換網關與主站使用郵箱通信交換通信配置信息，此時，不允許過程數據通信。安全運行狀態下，CAN／EtherCAT協議轉換網關應用程序讀入輸入數據，但不產生輸出信號，設備無輸出，處于“安全狀態”。運行狀態下，CAN／EtherCAT協議轉換網關應用程序讀入輸入數據，此時，主站應用程序發出的輸出數據有效，CAN／EtherCAT協議轉換網關產生輸出信號。
3．3 CAN總線主站通信處理模塊
CAN總線主站通信處理模塊主要實現與CAN總線從站設備之間的數據交換、參數配置和故障診斷等。數據的收發采用定時器和中斷相配合的模式。
上電硬件初始化，配置好CAN總線通信的參數后，CAN總線主站通信處理模塊首先請求下面各CAN總線從站設備的輸入數據，所有輸入數據掃描完成后，置輸入數據掃描完成標志，EtherCAT主站接收到該標志后，轉換CAN／EtherCAT協議轉換網關狀態到運行狀態。此時，輸出數據有效，CAN總線主站通信處理模塊發送輸出數據到相關CAN總線從站設備。所有的從站一輪掃描結束后，判斷統計是否有從站出現通信故障，并進行相應的處理。
3．4 CAN／EtherCAT協議轉換網關對象字典設計
EtherCAT協議使用對象字典實現標準的參數信息配置和輸入、輸出數據讀寫操作，每個對象字典有一個主索引和多個子索引。在CAN／Et herCAT協議轉換網關采用協議轉換網關和CAN總線從站設備的多級對象字典設計模式，如圖5所示。