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1、西南科技大学研究生学位论文基于EtherCAT的工业机器人通信技术研究年级2013姓名曹辉申请学位级别硕士专业通信与信息系统指导教师刘知贵教授ClassifiedIndex:TP273.4U.D.C:621.38SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchonCommunicationTechnologyofIndustrialRobotBasedonEtherCATGrade:2013Candidate:CaoHuiAcademicDegr
2、eeAppliedfor:MasterSpeciality:CommunicationandInformationSystemSupervisor:LiuZhigui，ProfessorMay.30,2016独ell性声明本人声明所呈交的沿文是我今人在早りT指早下遊行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特別加以林注和致洲的地方外,沿文中不包含其他人己径友表或撰写述的研究成果,也不包含力荻得西南科技大学或其官教育机杓的学位或II事而使用述的材料。与我下同工作的同志対本研究所徴的任何貢献均己在沿文中作了明碗的悦明井表示了洲意
3、。基名:嗜ツ争日期:‐ン脅ζ月引曰美子沿文使用和授枚的現明本人完全了解西南科技大学有美保留、使用学位沿文的規定,日「:学校有杖保留学位沿文的夏印件,允杵核稔文被査同和借同;学校可以公布咳沿文的全部或部分内容,可以来用影印、姉印或其他夏制手段保存沿文:(保密的学位沿文在解密后庇遵守此規定)日期:ル′.ro`.び西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着工业4.0时代的到来和智能工厂的发展方向，工业机器人控制系统已经朝着开放式、嵌入式、低成本、高速率、重载的方向发展，而工业以太网因其速度快、数据容量大、实时性强和可靠性高、成本低等优
4、点己成为当前工业机器人技术的一个重要发展方向。其中EtherCAT（EthernetforControlAutomationTechnoloy）是于2003年由德国BECKHOFF自动化公司提出，具有高速和高数据有效率、支持多种物理拓扑结构、组网简便等特点，主要应用于高速印刷、注塑、包装、机床、焊锡等高速应用场合，以及物流、数据采集、物料等分布范围广的场合。本文以工业机器人的通信技术为出发点，在全面系统研究工业以太网技术的基础上，将EtherCAT总线技术与嵌入式系统µC/OS-III结合，探讨EtherCAT通信体系结构，设计开
5、发了低成本、高效率的EtherCAT嵌入式主站控制器，用于实现对EtherCAT从站设备的控制。本文重点对EtherCAT嵌入式主站控制器进行研究与设计。在主站硬件方面使用意法半导体（ST）公司的ARM芯片STM32F407作为核心处理器，采用以太网MAC控制器芯片DM9000作为网卡芯片，以及其他外部资源组成。在主站软件方面，采用实时嵌入式操作系统µC/OS-III作为底层系统，主要实现EtherCAT主站协议，包括多任务调度µC/OS-III操作系统的移植、衔接硬件与外设通信的以太网驱动设计、主站非周期和周期性数据通信的实现、
6、分布时钟机制的实现。最后，在实现嵌入式主站的基础上，搭建实验平台，对EtherCAT网络通信、稳定性、实时性、同步性进行测试。结果满足工业机器人高速高精运动控制的需求，为工业机器人通信技术的进一步研究奠定了基础。关键词：工业以太网EtherCATµC/OS-III实时性西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththearrivaloftheIndustry4.0andthedevelopmentofintelligentfactory,theindustrialrobotcontrolsystemhasdeve
7、lopedtowardsthedirectionofopen,embedded,lowcost,highspeedandoverloading.Andduetotheadvantageoffastspeed,largedatacapacity,strongreal-timeperformancandhighreliabilityandlowcost,theIndustrialEthernethasbecomeanimportantdevelopmentdirectionofcurrentindustrialrobottechnol
8、ogy.AsoneoftheIndustrialEthernet,EtherCATwasproposedbytheGermanBECKHOFFautomationcompanyin2003,withthecharacteristicsofhighs
