EtherCAT是一種應用於工廠自動化和流程自動化領域的實時工業以太網現場總線協議，已經成為工業通信網絡GJ標準IEC61158和IEC61784的組成部分。本書內容包括：實時工業以太網技術進展、EtherCAT繫統組成原理、EtherCAT協議、從站專用集成電路芯片ET1100介紹、ET1100從站硬件設計實例、EtherCAT用於伺服驅動器控制應用協議CoE和SoE、Windows XP操作繫統下EtherCAT主站驅動程序設計、基於微處理器的EtherCAT從站驅動程序設計和開發實例。

本書可作為工業自動化和計算機控制專業類研究生教材或教學參考書，亦可作為EtherCAT協議開發技術人員的工具書。

D1章  概述1

1.1實時工業以太網概述1

1.2EtherCAT協議概述3

D2章  EtherCAT協議6

2.1EtherCAT繫統組成6

2.1.1EtherCAT主站組成6

2.1.2EtherCAT從站組成7

2.1.3EtherCAT物理拓撲結構9

2.2EtherCAT數據幀結構9

2.3EtherCAT報文尋址和通信服務11

2.3.1EtherCAT網段尋址12

2.3.2設備尋址13

2.3.3邏輯尋址和FMMU15

2.3.4通信服務和WKC17

2.4分布時鐘18

2.4.1分布時鐘描述18

2.4.2傳輸延時和時鐘初始偏移量測量20

2.4.3時鐘同步21

2.5通信模式23

2.5.1周期性過程數據通信23

2.5.1.1從站設備同步運行模式23

2.5.1.2主站設備同步運行模式25

2.5.2非周期性郵箱數據通信26

2.6狀態機和通信初始化28

2.7應用層協議30

D3章  EtherCAT從站控制芯片32

3.1ESC概述33

3.1.1ESC芯片種類33

3.1.2ESC存儲空間34

3.1.3ESC特征信息40

3.2ESC芯片ET110041

3.2.1ET1100引腳定義41

3.2.2物理通信端口47

3.2.2.1MII接口47

3.2.2.2EBUS/LVDS接口50

3.2.3PDI接口51

3.2.3.1數字量I/O接口52

3.2.3.2SPI從站接口55

3.2.3.3並行微處理器總線接口56

3.2.3.4物理通信端口引腳和PDI引腳的配置59

3.2.4配置引腳59

3.2.5其它引腳61

3.2.5.1復位引腳62

3.2.5.2ET1100供電引腳62

3.3ESC數據鏈路控制63

3.3.1ESC數據幀處理63

3.3.2ESC通信端口控制65

3.3.3數據鏈路錯誤檢測68

3.3.4ESC數據鏈路地址69

3.3.5邏輯尋址控制70

3.4ESC應用層控制71

3.4.1狀態機控制和狀態71

3.4.2中斷控制74

3.4.3看門狗控制76

3.5存儲同步管理77

3.5.1存儲同步管理器概述77

3.5.2緩存類型數據交換80

3.5.3郵箱數據通信機制81

3.6從站信息接口84

3.6.1EEPROM內容85

3.6.2EEPROM訪問控制86

3.6.3EEPROM操作錯誤處理89

3.7分布時鐘操作90

3.7.1分布式時鐘信號90

3.7.1.1同步信號90

3.7.1.2同步鎖存功能94

3.7.2分布時鐘的初始化96

3.7.3同步信號的配置100

D4章  EtherCAT硬件設計 101

4.1EtherCAT從站PHY器件選擇101

4.2微處理器操作的EtherCAT從站硬件設計實例102

4.2.1ET1100的接線103

4.2.2ET1100配置電路105

4.2.3MII接線106

4.2.4微處理器接口引腳接線108

4.3直接IO控制EtherCAT從站硬件設計實例110

D5章  EtherCAT伺服驅動器控制應用協議112

5.1CoE（CANopen over EtherCAT）112

5.1.1CoE對像字典113

5.1.2周期性過程數據通信115

5.1.3CoE非周期性數據通信116

5.1.3.1SDO服務117

5.1.3.2緊急事件125

5.1.4應用層行規127

5.1.4.1CiA 402行規通用數據對像字典128

5.1.4.2功率驅動控制狀態機129

5.1.4.3運行模式132

5.2SoE（SERCOS over EtherCAT）136

5.2.1SoE狀態機136

5.2.2IDN繼承137

5.2.3SoE過程數據映射138

5.2.4SoE服務通道143

D6章  EtherCAT主站驅動程序149

6.1數據定義頭文件150

6.2網卡操作相關類的定義和實現156

6.2.1基於NDIS的網卡驅動程序157

6.2.2CEcNpfDevice類159

6.2.3CNpfInfo類161

6.2.4獲得計算機網卡信息162

6.2.5打開網卡164

6.2.6發送數據幀167

6.2.7接收數據幀168

6.2.8關閉網卡171

6.3從站設備對像定義和實現173

6.3.1CEcSimSlave類的定義173

6.3.2CEcSimSlave類的實現174

6.4主站設備對像定義和實現177

6.4.1CEcSimMaster類的定義177

6.4.2初始化和啟動CEcSimMaster數據對像179

6.4.3配置從站設備對像180

6.4.4狀態機運行183

6.4.5發送非周期性EtherCAT數據報文186

6.4.6發送周期性EtherCAT數據幀187

6.4.7接收EtherCAT數據幀193

6.5主站實例程序196

6.5.1主站實例程序配置流程197

6.5.2周期性運行控制200

D7章  從站驅動程序202

7.1從站驅動程序頭文件ec_def.h202

7.2從站基本操作210

7.3從站驅動程序總體結構212

7.4從站周期性數據處理216

7.4.1同步運行模式216

7.4.2自由運行模式218

7.5從站非周期性事件處理219

7.6從站狀態機處理220

7.6.1狀態機處理流程221

7.6.2檢查SM通道設置225

7.6.3啟動郵箱數據通信230

7.6.4啟動周期性輸入數據通信231

7.6.5啟動周期性輸出數據通信234

7.6.6停止EtherCAT數據通信234

參考文獻 236