大家好，我叫 Chris Chiarella， 欢迎观看 EtherCAT 简介。 这是 C2000 的 EtherCAT 培训视频系列中的 第一个视频。 该视频将概述 EtherCAT 是什么、 其网络如何运行 及其提供的各种功能。 后续视频将介绍 有关 EtherCAT 功能的 更多详细信息， 包括 F2838x 器件上 EtherCAT 从站支持的概述。 让我们开始吧。 什么是 EtherCAT？ EtherCAT 表示用于控制 自动化技术的以太网。 EtherCAT 是 Beckhoff Automation 于 2003 年发明的一种基于以太网的 现场总线通信系统。 2004 年，Beckhoff 成立了 EtherCAT 技术协会，推广 该协议的使用并拥有 对 EtherCAT 的权利。 EtherCAT 是该幻灯片中 列出的国际标准 所涵盖的一项开放技术。 Beckhoff 使供应商能够 使用 EtherCAT IP 和 软件来实施其自己的 EtherCAT 从站控制器。 您可以在该幻灯片的 此处看到其中一些 供应商的图片。 作为 EtherCAT 用户 或开发人员，了解 Beckhoff 和 EtherCAT 技术 协会的角色非常重要。 正如我之前提到的， Beckhoff 是 EtherCAT 的发明者。 Beckhoff 提供可供 购买的 EtherCAT 硬件 以及 FPGA 和其他类似内容。 此外，EtherCAT 从站 堆栈代码开发成果 也归 Beckhoff 所有，这些代码 由 EtherCAT 从站控制器使用。 Beckhoff 还是 EtherCAT 主站应用程序 TwinCAT 以及用于获取 EtherCAT 从站堆栈代码的从站堆栈 代码工具的开发者。 他们还开发了 一致性测试工具， 使开发人员能够测试 其 EtherCAT 从站软件 和硬件的功能一致性。 最后，作为开发人员， 您通常需要 从 Beckhoff 获取什么？ 可以直接从 Beckhoff 获取的常见项目是 下载 TwinCAT 应用软件 以及获取使用 一致性测试工具的 许可证。 EtherCAT 技术协会或 ETG 是拥有 EtherCAT 的 工业 EtherCAT 用户组织。 EtherCAT 开发人员 需要加入该协会， 加入后获得一个 唯一的供应商 ID。 此外，ETG 还提供 EtherCAT 培训、问答论坛 和倾听 EtherCAT 活动， 例如互操作性测试活动， 不同的主站和 从站开发人员 聚集在一起进行 互操作测试。 作为开发人员，您通常 会使用 ETG 网站下载 从站堆栈代码工具、 一致性测试工具 以及您可能需要的 任何其他 EtherCAT 规范。 现在让我们来讨论 究竟什么是 EtherCAT。 EtherCAT 通信现场 总线包含一个总线 主站和一系列 以菊花链形式 物理连接的从站节点。 通信数据流 作为一个环路运行， 其中传输的主站数据 通过每个从站节点， 然后返回到主站节点。 但 EtherCAT 的专长是 能够以低抖动 非常精确地同步 网络上的所有从站节点。 EtherCAT 能够 在一微秒内实现 网络上所有从站 应用程序的同步。 实现这一点的方法的 一部分是，当消息帧 从一个节点传递到 下一个节点时， 每个从站节点 都在运行中处理 消息数据。 我们将在本视频的稍后 部分更详细地讨论这 意味着什么。 请注意，EtherCAT 网络使用标准以太网 物理层和以太网帧。 此外，EtherCAT 支持承载 可在 EtherCAT 上运行的 其他协议，例如 CANopen。 EtherCAT 物理网络结构 可以有多种配置或拓扑。 它们可以是线形、树形、 星形或这些拓扑的任意组合。 从站节点以 菊花链形式连接， 并在环路中运行， 其中一根以太网 电缆实现数据的 传出和传入路径。 主站运行只需要一个 以太网端口。 EtherCAT 网络拓扑通过 环形拓扑支持冗余。 采用该设置时， EtherCAT 主站 需要第二个以太网 端口来连接到网络中的 最后一个节点。 当网络线路断开时， 从站节点内部的 环回开关会闭合 以维持环路，然后主站 会使用第二个端口 与网络的断开 部分进行通信。 现在我们来看看 EtherCAT 帧结构。 EtherCAT 使用标准以太网帧， 并为 EtherCAT 使用 不同的帧头标识符。 每个帧包含一个 或多个数据报， 这些数据报包含自己的 标头、数据和工作计数器。 标头字段包含各种信息， 包括命令、地址、 数据长度和其他 校验位。 工作计数器 按给定数据报中 包含的交互次数递增。 例如，如果数据报 命令是读取/写入操作， 那么完成一次成功读取时， 工作计数器递增 1，然后 在完成一次成功写入时， 工作计数器递增 2。 EtherCAT 主站监视 工作计数器以确定 网络中是否 存在任何问题。 早些时候，我曾提到 EtherCAT 通信是如何 动态发生的。 这意味着当帧全速 通过从站节点时， EtherCAT 处理的数据 被提取并插入到帧中。 提取和插入数据的 过程全部由 EtherCAT 硬件处理， 不需要软件交互。 该过程不受数据报 大小的影响， 数据报可以小至 1 位，大至 16KB。 数据报的频率 将根据传输的 过程数据而变化。 例如，轴控制更新 可能有较短的数据报 间隔，或者 I/O 更新可能有较长的 数据报间隔。 此外，事件触发的 异步通信也是可能的。 正如我们刚刚讨论的， 单个 EtherCAT 帧 可以有多个数据报， 其中包含网络中 多个从站的数据。 所有这些数据都 由 EtherCAT 主站 通过其对网络上 所有从站的了解 生成的逻辑存储器 映射进行组织和维护。 这些逻辑地址可以 映射到网络上的 多个从站，因此， EtherCAT 主站 可以将任何 从站上的数据 配置为逐位更改。 EtherCAT 主站不需要 关心实际的从站物理 存储器地址，因为 每个从站都有一个 现场总线存储器 管理单元或 FMMU， 它从数据包中提取 逻辑地址数据并将其 映射到 EtherCAT 从站 控制器上的物理地址。 通过这种方式， 所有数据都按照 应用要求快速、灵活、 高效地进行传输。 EtherCAT 主站有四种不同的 方法来对网络中的 从站进行寻址。 第一种是自动 递增，或位置寻址。 这通常仅由主站 在启动期间 用于扫描网络。 寻址的从站的位置地址 被存储为一个负值。 每个从站都会 使地址递增， 读取该地址为 0 的从站 就是被寻址的从站。 接下来是固定 物理或节点寻址。 EtherCAT 主站通常 使用这种寻址模式 来对已识别的 各个从站进行 寄存器访问。 配置的从站地址 由主站在启动时分配， 无法由 EtherCAT 从站更改。 第三种寻址 模式是广播寻址。 EtherCAT 主站使用 该寻址模式来寻址 网络中的所有从站， 它通常用于初始化 所有从站器件。 最后一种寻址 模式是逻辑寻址。 逻辑寻址使 EtherCAT 主站能够减少过程数据 通信中不必要的内容， 从而以更少的开销 与更多的从站进行通信。 所有从站对 EtherCAT 数据报中相同的逻辑 地址范围进行 读取或写入。 从站使用其 FMMU 将数据从逻辑地址 映射到本地 物理存储器地址。 例如，单个 逻辑地址数据报 可用于寻址多个从站， 以将一些数据 写入特定的物理 存储器地址。 如果没有逻辑 寻址和 FMMU， EtherCAT 主站必须有 一个数据报使用从站的 特定物理地址 寻址到每个从站。 我们对 EtherCAT 的 简介到此结束。 如需详细了解 上述任何主题， 请访问 EtherCAT 技术协会网站 -- www.ethercat.org。 在下一个视频中， 我们将了解 EtherCAT 的 分布式时钟功能， 该功能可以实现 网络同步。 谢谢观看。