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工程硕士学位论文

基于 EtherCAT 的工业以太网
主站通信协议的实现

硕士研究生薛红霞：
导师沙学军：教授
申请学位工程：硕士
学科电子：与通信工程
所在单位深圳研究生院：
答辩日期 201：2 年 12 月
授予学位单位哈尔滨工业大学：
Classified Index: TN273
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Dissertation for the Master’s Degree of Engineering

IMPLEMENTATION OF INDUSTRIAL
ETHERNET PROTOCOL MASTER BASED ON
ETHERCAT

Candidate： Xue Hongxia
Supervisor： Prof. Sha Xuejun
Academic Degree Applied for： Master of Engineering
Speciality： Electronics and Communication
Engineering
Affiliation： Shenzhen Graduate School
Date of Defence： December, 2012
Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
随着工业自动化的不断进步，传统总线由于其速度慢，数据量小的缺点
已经无法满足工业需求。同时，随着计算机网络的不断发展，将以太网技术
应用于工业控制现场总线成为了一个重要的发展方向。EtherCAT 于 2003 年
由德国 BECKHOFF 自动化公司提出，它的特点是高速和高数据有效率，支
持多种物理拓扑结构，并且系统组成简便。本系统主站使用带有标准以太网
控制器的 ARM 开发板，从站使用专门的控制芯片。为了克服传统以太网 MAC
层的时间不确定性，EtherCAT 对传统以太网协议进行了修改，使用特殊的以
太网帧类型 0x88A4。
根据 EtherCAT 协议，时间关键的数据采用周期性过程数据的通信方式，
非时间关键的数据采用非周期性通信方式。非周期性数据通信主要有两种方
式，即通信原语和邮箱数据通信。通信原语主要用于主从站的初始配置阶段，
例如基本寄存器配置，邮箱配置等。邮箱通信是应用层通信方式，本文