文档介绍：第 5 期�总第 168 期�机械工程与自动化 No. 5
2011 年 10 月 MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION Oct.
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文章编号 1672-6413 2011 10-0139-03
基于 ARM9 的工业以太网 EtherCAT 从站设计
汪雅楠,谭南林
�北京交通大学,北京 100044�
摘要�介绍了 EtherCAT 的通信原理和相关功能模块,设计了一种基于 ARM9 的 EtherCAT 从站,并按照功能
模块详细介绍了从站的软、硬件设计。最后提出了一种基于此平台实现两个 EtherCAT 网段时钟同步的解决
方案。
关键词� ARM� EtherCAT�工业以太网�从站�时钟同步
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中图分类号 TP393. 11 文献标识码 A
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1 EtherCAT 简介同步数据管理器支持 64 位 DC 分布时钟及
,
EtherCAT 使用标准以太网报文在一个报文中看门狗。
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可以嵌入多个 EtherCAT 子报文每个子报文可对应 ET1100 支持 3 类 PDI 过程数据接口分别为
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一个或多个从站 I /O 从而实现了在一个通信周期内 32 位 I /O、SPI 从、8 /16 位μC 接口同步/异步
访问多个从站的目的。EtherCAT 系统基于主/从模 PDI 接口类型由寄存器 0x0140 配置决定。其中 SPI 和
, ,
式采用全双工传输方式主站发起报文传输、配置μC 接口用于连接从站应用层 CPU。 ET1100 和
监控从站、映射数据、转发从从通信。主站 PC 机采 S3C2440 的接口电路图如图 1 所示。
,
用标准 100Base - TX 以太网卡从站采用专用芯片。
报文由主站发出后,遍历所有从站,在从站采用
,
“on the fly”处理技术在报文传输不停止的情况下
比较子报文的地址,读出或插入寻址自己的数据,可
极大缩短报文在从站的延迟时间。
,
EtherCAT 可实现几乎所有的拓扑结构比如线
型、星型、树型、菊花链型、环型。一个网段内最多
支持 65 535 个从站节点。从站物理层支持 100Base -
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TX 两节点间距最大为 100 m 、100Base - FX 和
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LVDS 两节点间距最大为 10 m 三种方式。灵活的
拓扑和庞大的节点数量以及极高的通信效率使
EtherCAT成为工业以太网最佳解决方案之一。图 1 ET1100 和 S3C2440 硬件接口电路图
,
2 基于 ARM9 的 EtherCAT 从站硬件设计两个 ET1100 接口是为了实现网段间时钟同步
, ,
EtherCAT 的从站协议控制由专用从站芯片完成分别接入两个网段。按照图 1 片选左侧 ET1100 的
, ,
本文选用的 ET1100 是其中一种从站芯片实现了从有效地址空间在 S3C2440 的 Bank2 上为
,
站协议的物理层和数据链路层。ARM9 芯片选用三星 0x1000 0000 ~ 0x1000 3000 其中 0