前言
第1章工業以太網概述1
11現場總線簡介1
12以太網與工業以太網概述3
13幾種流行的工業以太網9
第2章EtherCAT通信協議26
21EtherCAT概述26
22EtherCAT 規範概述39
23EtherCAT 物理層服務和協議規範41
24EtherCAT 數據鏈路層43
25EtherCAT數據鏈路層協議規範60
26EtherCAT應用層服務72
27EtherCAT應用層協議規範79
第3章EtherCAT從站控制器85
31EtherCAT從站控制器概述85
32EtherCAT從站控制器的倍福解決方案97
33EtherCAT從站控制器ET1100102
34EtherCAT從站控制器的數據鏈路控制133
35EtherCAT從站控制器的應用層控制140
36EtherCAT從站控制器的存儲同步管理146
37EtherCAT從站信息接口（SII）151
38EtherCAT分布時鐘156
39EtherCAT從站控制器LAN9252163
310EtherCAT從站控制器AX58100190
311基於Sitara處理器的EtherCAT工業以太網205
312集成EtherCAT的AM353x處理器210
313netX網絡控制器217
314Anybus CompactCom嵌入式工業網絡通信技術219
第4章EtherCAT從站硬件繫統設計225
41基於ET1100的EtherCAT從站硬件電路繫統設計225
42基於LAN9252的EtherCAT從站硬件電路繫統設計244
43 8通道模擬量輸入智能測控模塊（8AI）的設計247
44 8通道熱電偶輸入智能測控模塊（8TC）的設計252
45 8通道熱電阻輸入智能測控模塊（8RTD）的設計256
46 4通道模擬量輸出智能測控模塊（4AO）的設計259
47 16通道數字量輸入智能測控模塊（16DI）的設計263
48 16通道數字量輸出智能測控模塊（16DO）的設計266
49 8通道脈衝量輸入智能測控模塊（8PI）的設計270
第5章EtherCAT從站評估板與從站棧代碼272
51 EL9800 EtherCAT從站評估板272
52EtherCAT從站棧代碼275
第6章EtherCAT從站信息規範與XML文件292
61EtherCAT從站信息規範292
62 XML文件及示例315
第7章CANopen與伺服驅動器控制應用協議331
71CAN總線簡介331
73IEC 618007通信接口標準345
74CoE347
75CANopen驅動和運動控制設備行規357
76CiA402伺服驅動器子協議應用359
77CiA402伺服驅動器子協議運行模式368
第8章EtherCAT主站386
81EtherCAT主站分類386
82TwinCAT 3 EtherCAT主站396
83Acontis EtherCAT主站407
84IgH EtherCAT主站422
85SOEM EtherCAT主站433
86KPA EtherCAT主站438
87RSWECAT Master EtherCAT主站450
第9章EtherCAT從站驅動和應用程序設計454
91EtherCAT從站驅動和應用程序代碼包架構454
92EtherCAT從站驅動和應用程序的設計實例458
93EtherCAT通信中的數據傳輸過程524
第10章從站增加數字量和模擬量通信數據的方法528
101EtherCAT程序和XML文件修改概述528
102EtherCAT從站XML文件的修改實例530
103在EtherCAT從站開發板上增加一個自定義的變量561
104EtherCAT從站增加數字量輸入/輸出DI/DO數據通信的方法567
105EtherCAT從站增加模擬量輸入/輸出AI/AO數據通信的方法572
第11章主站軟件安裝與從站開發調試592
111EtherCAT開發前的準備——軟件的安裝592
112EtherCAT從站的開發調試595
習題610
參考文獻616

現場總線技術經過二十多年的發展，現在已進入穩定發展期。近幾年，工業以太網技術的研究與應用得到了迅速的發展，工業以太網已經成為重要的工業控制網絡。
EtherCAT是由德國倍福（BECKHOFF）公司於2003年提出的實時工業以太網技術。它具有高速和高數據有效率的特點，支持多種設備以拓撲結構形式連接。其從站節點使用專用的控制芯片，主站使用標準的以太網控制器。EtherCAT是一項高性能、低成本、應用簡易、拓撲靈活的工業以太網技術，並於2007年成為國際標準。EtherCAT技術協會（EtherCAT Technology Group，ETG）負責推廣EtherCAT技術和對該技術的持續研發。
EtherCAT擴展了IEEE8023以太網標準，滿足了運動控制對數據傳輸的同步實時要求。它充分利用了以太網的全雙工特性，並通過“On Fly”模式提高了數據傳送的效率。
EtherCAT工業以太網技術在全球多個領域得到廣泛應用。如機器控制、測量設備、醫療設備、汽車和移動設備以及無數的嵌入式繫統中。
EtherCAT由主站和從站組成工業控制網絡，主站一般采用倍福公司的TwinCAT 3等產品或者采用開源主站（如IgH、SOEM等），從站可以選用市場上已有的產品。但對於一些有特定要求的設備，則需要開發EtherCAT從站。由於EtherCAT技術開發難度較大，且獲取詳細的技術開發資料需要先加入ETG成為會員，再加上EtherCAT有很多應用行規，給開發者帶來了很大的困難。本書的目的就是讓開發者對EtherCAT工業以太網有一個全面的理解，通過本書的學習，能夠對開發和應用EtherCAT工業以太網有所幫助。
本書共分11章。第1章介紹了工業以太網技術及其通信模型和優勢、實時以太網和實時工業以太網模型分析及國內外流行的工業以太網；第2章首先對EtherCAT工業以太網進行了整體架構介紹，然後講述了EtherCAT通信協議，包括EtherCAT規範概述、EtherCAT物理層服務和協議規範、EtherCAT數據鏈路層、EtherCAT數據鏈路層協議規範、EtherCAT應用層服務、EtherCAT應用層協議規範；第3章詳述了EtherCAT從站控制器，包括EtherCAT從站控制器概述、EtherCAT從站控制器的倍福解決方案、EtherCAT從站控制器ET1100、EtherCAT從站控制器的數據鏈路控制、EtherCAT從站控制器的應用層控制、EtherCAT從站控制器的存儲同步管理、從站信息接口（SII）、分布時鐘操作、EtherCAT從站控制器LAN9252、EtherCAT從站控制器AX58100、基於Sitara處理器的EtherCAT工業以太網、集成EtherCAT的AM353x處理器、netX網絡控制器、Anybus CompactCom嵌入式工業網絡通信技術；第4章詳述了EtherCAT從站硬件繫統設計，包括基於ET1100的EtherCAT從站硬件電路繫統設計、基於LAN9252的EtherCAT從站硬件電路繫統設計、8通道模擬量輸入智能測控模塊（8AI）的設計、8通道熱電偶智能測控模塊（8TC）的設計、8通道熱電阻智能測控模塊（8RTD）的設計、4通道模擬量輸出智能測控模塊（4AO）的設計、16通道數字量輸入智能測控模塊（16DI）的設計、16通道數字量輸出智能測控模塊（16DO）的設計、8通道脈衝量輸入智能測控模塊（8PI）的設計；第5章詳述了EtherCAT從站評估板與從站棧代碼，包括EL9800 EtherCAT從站評估板、EtherCAT從站棧代碼；第6章詳述了EtherCAT從站信息規範與XML文件，包括EtherCAT從站信息規範、XML文件及示例；第7章詳述了CANopen與伺服驅動器控制應用協議，包括CAN總線簡介、CANopen協議、IEC 618007通信接口標準、CoE、CANopen驅動和運動控制設備行規、CiA402伺服驅動器子協議應用、CiA402伺服驅動器子協議運行模式；第8章講述了EtherCAT主站，包括EtherCAT主站分類、TwinCAT 3 EtherCAT主站、Acontis EtherCAT主站、IgH EtherCAT主站、SOEM EtherCAT主站、KPA EtherCAT主站、RSWECAT Master EtherCAT主站；第9章詳述了EtherCAT從站驅動和應用程序設計，包括EtherCAT從站驅動和應用程序代碼包架構、EtherCAT從站驅動和應用程序設計、EtherCAT通信中的數據傳輸過程；第10章詳述了從站增加數字量和模擬量通信數據的方法，包括EtherCAT程序和XML文件修改概述、EtherCAT從站XML文件的修改實例、在EtherCAT從站開發板上增加一個自定義的變量、EtherCAT從站增加數字量輸入/輸出（DI/DO）數據通信的方法、EtherCAT從站增加模擬量輸入/輸出（AI/AO）數據通信的方法；第11章講述了主站軟件安裝與從站開發調試，包括EtherCAT開發前的準備——軟件的安裝；EtherCAT從站的開發調試。
本書是作者科研實踐和教學的總結，一些實例取自作者多年來的工業以太網科研攻關課題。對本書中所引用的參考文獻的作者，在此一並向他們表示真誠的感謝。由於編者水平有限，並且EtherCAT工業以太網涉及的技術資料繁多，書中錯誤和不妥之處在所難免，敬請廣大讀者不吝指正。

編者