基于stm32的工业以太网ethercat从站的设计和实现

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1、国内图书分类号：TN871学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文基于STM32的工业以太网EtherCAT从站的设计和实现硕士研究生史殿坤：导师张中兆：教授申请学位工学硕：士学科信息与通信工程：所在单位深圳研究生院：答辩日期201：2年12月授予学位单位哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:TN871U.D.C:621.39DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFINDUSTRIALETHERNETPROTOCOLETHERC

2、ATSLAVERBASEDONSTM32Candidate：ShiDiankunSupervisor：Prof.ZhangZhongzhaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随

3、着工业领域自动化程度的不断加强，对于现场总线的数据传输能力、设备兼容性以及开发成本有了更高要求。一方面，传统现场总线标准因为其可以传输的控制信息少、不同厂商不同现场总线标准之间的设备兼容性差，使其在自动化领域的地位不断下降；另一方面，随着在商用领域得到广泛应用，数据传送能力强，设备兼容性好，技术成熟度高，开发成本低等以太网技术运用的优点得到充分体现，让大家看到该技术在工业领域使用具有良好前景。因此，世界各大自动化知名厂商都根据自身特点使用不同的工业以太网设计方案开发出了各自的行业标准，其中，作为德国实力强劲的自动化公司，倍福公司开发的EtherCAT现场总线技术以其

4、卓越的性能得到了越来越多生产厂商的关注。本文设计的是一款基于STM32微处理器的EtherCAT工业以太网从站系统。首先从协议角度阐述了EtherCAT技术特点,分析了系统实现的工作原理和卓越性能；然后从设备角度分析了EtherCAT从站设备的构成，把整个EtherCAT从站分别从站微处理器部分STM模块和从站控制部分ESC模块两部分，每一部分都从相应的核心芯片入手，着重介绍两者之间的接口设计，创造性的使用STM32芯片特有的FSMC读写外部存储器机制操作ESC模块内存区，并且依据这种特殊性能开发了基于STM32的EtherCAT从站系统，通过STM32微处理器完成

5、对EtherCAT协议从站控制器的操作；最后通过对硬件寄存器的测试，从站状态机的测试以及对主从站系统进行的联合调试三部分对整个从站进行了详细调试和分析，从不同的角度验证了该EtherCAT从站系统的功能，并通过数据分析阐述了该系统性能。该EtherCAT从站系统是第一款基于STM32芯片开发的EtherCAT从站，它充分发挥了STM32芯片的Cortex-M3内核低成本低功耗的特性，特别适用于工业设计领域，同时该设计直接使用STM32特有FSMC机制读写ESC模块内存，对系统性能有了很大提升。关键词：工业以太网；EtherCAT；STM32；FSMC；从站-I-Ab

6、stractAbstractAsthedegreeofautomationoftheindustrialsectorcontinuestostrengthen,thefieldbusdatatransmissioncapabilities,devicecompatibilityanddevelopmentcostshavehigherrequirements.Ontheonehand,thetraditionalfieldbusstandardfortransmissionofcontrolinformation,devicecompatibilitybetween

7、differentmanufacturesofdifferentfieldbusstandard,itspositioninthefieldofautomationdeclining;Ontheotherhand,theBusinessEthernettechnologycontinuestoevolve,thedatatransfercapabilitiesoftheEthernettechnologyispowerful,devicecompatibility,andhightechnologyismature,thedevelopmentcostslows