多軸運動控制器的EtherCAT主站功能設計與研究.pdf

1、工業(yè)自動化和工廠智能化對原有的總線系統(tǒng)提出了新的要求。傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場總線存在速度慢、布線復雜、兼容性差等諸多問題，受制于系統(tǒng)先天缺陷，很難通過升級換代來解決。在此背景下德國倍福公司發(fā)布的EtherCAT孕育而生。它克服了傳統(tǒng)工業(yè)總線的缺點，具有連接簡單、速率高、吞吐量大、經(jīng)濟可靠等諸多優(yōu)點。當前國內(nèi)國際上主站開發(fā)一般都是從倍福公司購買源碼，在倍福公司認證的硬件平臺上進行二次開發(fā)，這樣硬件成本高且受限于知識產(chǎn)權(quán)。本文實現(xiàn)了運動控制器板卡上的

2、的EtherCAT主站功能，從硬件平臺的搭建到軟件開發(fā)均是根據(jù)行業(yè)公開的標準自行研究，這樣就大大降低了購買源碼的成本。
　　硬件層面，本文按照模塊化的思想，分別說明了各個模塊的整體設計與電路實現(xiàn)。具體而言，本文選取ADI的BF533作為硬件構(gòu)成的處理核心。再根據(jù)BF533的EBIU存儲控制器來構(gòu)建外部存儲模塊，圍繞PLL時鐘控制搭建時鐘電路模塊，根據(jù)EtherCAT網(wǎng)絡通信的需求實現(xiàn)通信電路，此外為了保證以上模塊電路的正常工作設計

3、了電源模塊和外圍擴展模塊。
　　軟件層面，本文先從層級結(jié)構(gòu)、幀格式、尋址方式、運行原理等方面介紹了EtherCAT的基本原理。然后從五個基本功能模塊，實現(xiàn)了EtherCAT主站的數(shù)據(jù)鏈路層、物理層和應用層子協(xié)議。其中網(wǎng)卡驅(qū)動模塊連接了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，實現(xiàn)了對硬件網(wǎng)卡的識別與調(diào)用；通信原語模塊和核心功能模塊實現(xiàn)了基本通信功能，這部分屬于數(shù)據(jù)鏈路層；CANopen模塊實現(xiàn)了COE子協(xié)議，它和從站配置模塊同屬于應用層?？紤]到主站程序