EtherCAT - 以太網現場總線
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3.9.1 EtherCAT實現CANopen (CoE)
CANopen設備和應用行規廣泛用于多種設備類別和應用，如I/O組件、驅動、編碼器、比例閥、液壓控制器，以及用于塑料或紡織行業的應用行規等。EtherCAT可以提供與CANopen機制[7]相同的通訊機制，包括對象字典、PDO（過程數據對象）、SDO（服務數據對象），甚至于網絡管理。因此，在已經安裝了CANopen的設備中，僅需稍加變動即可輕松實現EtherCAT，絕大部分的CANopen固件都得以重復利用。并且，可以選擇性地擴展對象，以便利用EtherCAT所提供的巨大帶寬。
3.9.2 EtherCAT實施伺服驅動設備行規IEC 61491 (SoE)
SERCOS interfaceTM* 是全球公認的、用于高性能實時運行系統的通訊接口，尤其適用于運動控制的應用場合。用于伺服驅動和通訊技術的SERCOS框架屬于IEC 61491標準[8] 的范疇。該伺服驅動框架可以輕松地映射到 EtherCAT中，嵌入于驅動中的服務通道、全部參數存取以及功能都基于EtherCAT郵箱（參見圖10）。在此，關注焦點還是EtherCAT與現有協議的兼容性（IDN的存取值、屬性、名稱、單位等），以及與數據長度限制相關的擴展性。過程數據，即形式為AT和MDT的SERCOS數據，都使用EtherCAT從站控制器機制進行傳送，其映射與SERCOS映射相似。并且，EtherCAT從站的設備狀態也可以非常容易地映射為SERCOS協議狀態。
圖10: 同時并存的多個設備行規和協議
EtherCAT技術不僅完全兼容以太網，而且在“設計”之初就具備良好的開放性特征——該協議可以在相同的物理層網絡中包容其它基于以太網的服務和協議，通常可將其性能損失降到最小。對以太網的設備類型沒有限制，設備可通過交換機端口在EtherCAT段內進行連接。以太網幀通過EtherCAT協議開通隧道，這也正是VPN、 PPPoE (DSL) 等因特網應用所普遍采取的方法。EtherCAT網絡對以太網設備而言是完全透明的，其實時特性也不會發生畸變（參見圖11）。
圖11: 對所有以太網協議完全透明
3.11 EtherCAT實現文件讀取(FoE)
這種簡單的協議與TFTP類似，允許存取設備中的任何數據結構。因此，無論設備是否支持TCP/IP，都有可能將標準化固件上載到設備上。
4. 基礎設施成本
由于EtherCAT無需集線器和交換機，因此，在環境條件允許的情況下，可以節省電源、安裝費用等設備方面的投資，只需使用標準的以太網電纜和價格低廉的標準連接器即可。如果環境條件有特殊要求，則可以依照IEC標準，使用增強密封保護等級的連接器。
5. EtherCAT 實施
EtherCAT技術是面向經濟的設備而開發的，如I/O 端子、傳感器和嵌入式控制器等。EtherCAT使用遵循IEEE802.3標準的以太網幀。這些幀由主站設備發送，從站設備只是在以太網幀經過其所在位置時才提取和/或插入數據。因此，EtherCAT 使用標準的以太網MAC，這正是其在主站設備方面智能化的表現。同樣，EtherCAT在從站控制器中使用專用芯片，這也是其在從站設備方面智能化的表現——無論本地處理能力是否強大或軟件品質好壞與否，專用芯片均可在硬件中處理過程數據協議，并提供最佳實時性能。
5.1 >主站
EtherCAT可以在單個以太網幀中最多實現1486字節的分布式過程數據通訊。其它解決方案一般是，主站設備需要在每個網絡周期中為各個節點處理、發送和接收幀。而EtherCAT系統與此不同之處在于，在通常情況下，每周期僅需要一個或兩個幀即可完成所有節點的全部通訊，因此，EtherCAT主站不需要專用的通訊處理器。主站功能幾乎不會給主機CPU帶來任何負擔，輕松處理這些任務的同時，還可以處理應用程序，因此EtherCAT 無需使用昂貴的專用有源插接卡，只需使用無源的NIC卡或主板集成的以太網MAC設備即可。EtherCAT主站很容易實現，尤其適用于中小規模的控制系統和有明確規定的應用場合。
例如，如果某個單個過程映像的PLC沒有超過1486 字節，那么在其周期時間內循環發送這個以太網幀就足夠了。因為報文頭運行時不會發生變化，所以只需將常數報文頭插入到過程映像中，并將結果傳送到以太網控制器即可。
EtherCAT映射不是在主站產生，而是在從站產生（外圍設備將數據插入所經以太網幀的相應位置），因此，此時過程映像已經完成排序。該特性進一步減輕了主機CPU的負擔。可以看到，EtherCAT主站完全在主機CPU中采用軟件方式實現，相比之下，傳統的慢速現場總線系統通過有源插接卡方可實現主站的方式則要占用更多的資源，甚至服務于DPRAM的有源卡本身也將占用可觀的主機資源。
系統配置工具（通過生產商獲取）可提供包括相應的標準 XML 格式啟動順序在內的網絡和設備參數。
圖12: 主站實施的單個過程映像
可通過生產商獲取主站代碼、實現服務和技術支持，可用于多種硬件平臺與操作系統。可登陸EtherCAT網站[1]，了解該方面信息。EtherCAT網站還提供開放的源代碼實現方式和相應的RTOS開放源代碼。
5.1.2 主站樣本代碼
另一種EtherCAT主站的實現方式是使用樣本代碼，花費不高。軟件以源代碼形式提供，包括所有的EtherCAT主站功能，甚至還包括EoE（EtherCAT實現以太網）功能。開發人員只要把這些應用于Windows環境的代碼與目標硬件及所使用的RTOS加以匹配就可以了。該軟件代碼已經成功應用于多個系統。
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