“十三五”普通高等教育规划教材 工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用PDF电子书下载

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第1章 概述 1

1.1 实时工业以太网概述 1

1.2 EtherCAT协议概述 3

第2章 EtherCAT协议 5

2.1 EtherCAT系统组成 5

2.1.1 EtherCAT主站组成 5

2.1.2 EtherCAT从站组成 6

2.1.3 EtherCAT物理拓扑结构 7

2.2 EtherCAT数据帧结构 8

2.3 EtherCAT报文寻址和通信服务 10

2.3.1 EtherCAT网段寻址 10

2.3.2 设备寻址 11

2.3.3 逻辑寻址和FMMU 13

2.3.4 通信服务和WKC 15

2.4 分布时钟 16

2.4.1 分布时钟描述 16

2.4.2 传输延时和时钟初始偏移量的测量 17

2.4.3 时钟同步 18

2.5 通信模式 19

2.5.1 周期性过程数据通信 19

2.5.2 非周期性邮箱数据通信 22

2.6 状态机和通信初始化 23

2.7 应用层协议 25

2.8 EtherCAT主站实施和功能分类 26

第3章 EtherCAT从站控制芯片 30

3.1 ESC芯片概述 31

3.1.1 ESC芯片种类 31

3.1.2 ESC芯片存储空间 31

3.1.3 ESC芯片特征信息 35

3.2 ESC芯片——ET1100 37

3.2.1 ET1100引脚定义 37

3.2.2 物理通信端口 41

3.2.3 PDI接口 44

3.2.4 配置信号引脚 50

3.2.5 其他引脚 51

3.3 ESC数据链路控制 53

3.3.1 ESC数据帧处理 53

3.3.2 ESC通信端口控制 54

3.3.3 数据链路错误检测 56

3.3.4 ESC数据链路地址 57

3.3.5 逻辑寻址控制 58

3.4 ESC应用层控制 58

3.4.1 状态机控制和状态 58

3.4.2 中断控制 61

3.4.3 看门狗控制 63

3.5 同步管理 64

3.5.1 同步管理器概述 64

3.5.2 缓存类型数据交换 66

3.5.3 邮箱数据通信模式 67

3.6 从站信息接口 69

3.6.1 EEPROM中分类数据 70

3.6.2 EEPROM访问控制 71

3.6.3 对EEPROM操作的错误处理 73

3.7 分布时钟操作 74

3.7.1 分布时钟信号 74

3.7.2 分布时钟的初始化 79

3.7.3 同步信号的配置 81

3.8 显式设备标识ID 81

3.8.1 ID请求机制——带有应用控制器和ID-选择器的复杂从站 83

3.8.2 直接ID机制——没有微控制器的简单从站 84

3.8.3 使用设置站点别名和遗留模式 84

3.9 主站对ESC操作过程示例 86

3.9.1 数字量输入/输出配置和通信示例 86

3.9.2 邮箱配置和通信示例 87

第4章 EtherCAT硬件设计 90

4.1 EtherCAT从站PHY器件选择 90

4.2 微处理器操作的EtherCAT从站硬件设计实例 91

4.2.1 ET1100的接线 92

4.2.2 ET1100配置电路 92

4.2.3 MII接线 95

4.2.4 微处理器接口引脚接线 97

4.3 直接I/O控制EtherCAT从站硬件设计实例 98

第5章 EtherCAT伺服驱动器控制应用协议 102

5.1 CoE（CANopen over EtherCAT） 102

5.1.1 CoE对象字典 103

5.1.2 周期性过程数据通信 104

5.1.3 CoE非周期性数据通信 105

5.1.4 应用层行规 115

5.2 SoE（SERCOS over EtherCAT） 121

5.2.1 SoE状态机 122

5.2.2 IDN继承 122

5.2.3 SoE过程数据映射 124

5.2.4 SoE服务通道 127

第6章 EtherCAT主站驱动程序设计 133

6.1 数据定义头文件 134

6.2 网卡操作相关类的定义和实现 140

6.2.1 基于NDIS的网卡驱动程序 140

6.2.2 CEcNpfDevice类 143

6.2.3 CNpfInfo类 145

6.2.4 获得计算机网卡信息 146

6.2.5 打开网卡 147

6.2.6 发送数据帧 150

6.2.7 接收数据帧 151

6.2.8 关闭网卡 154

6.3 从站设备对象定义和实现 156

6.3.1 CEcSimSlave类的定义 156

6.3.2 CEcSimSlave类的实现 158

6.4 主站设备对象定义和实现 160

6.4.1 CEcSimMaster类的定义 160

6.4.2 初始化和启动CEcSimMaster数据对象 162

6.4.3 配置从站设备对象 163

6.4.4 状态机运行 166

6.4.5 发送非周期性EtherCAT数据帧 168

6.4.6 发送周期性EtherCAT数据帧 170

6.4.7 接收EtherCAT数据帧 176

6.5 主站实例程序 178

6.5.1 通信配置初始化 180

6.5.2 周期性运行控制 183

第7章 从站驱动程序设计 185

7.1 从站驱动程序头文件ec＿def.h 185

7.2 从站基本操作 194

7.3 从站驱动程序总体结构 196

7.4 从站周期性数据处理 199

7.4.1 同步运行模式 199

7.4.2 自由运行模式 201

7.5 从站非周期性事件处理 202

7.6 从站状态机处理 203

7.6.1 状态机处理流程 204

7.6.2 检查SM通道设置 207

7.6.3 启动邮箱数据通信 213

7.6.4 启动周期性输入数据通信 214

7.6.5 启动周期性输出数据通信 216

7.6.6 停止EtherCAT数据通信 217

参考文献 219

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