ethercat伺服驱动器开发方案

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1、EtherCAT伺服驱动器开发方案广州虹科电子科技有限公司陈秋苑support@hkaco.com摘要：本文重点介绍EtherCAT伺服驱动器开发中的硬件选型指导（FPGA方案）。一共有三节内容：包括第一节：EtherCAT从站开发涉及的基本概念，包括FMMU，ESC，ESI等等；第二节：如何选择硬件方案（以EtherCAT伺服驱动器为例，包括三个主流方案以及对比方案）；第三节：如何选择软件代码（代码框架、主要功能和要求）。第一节EtherCAT基本概念EtherCAT一般设计要求（针对uC+ESC的方案）：硬件上：主控制器uC+ESC（可选各供应商的E

2、therCAT从站控制器）操作系统：无特殊要求，根据产品性能决定，也可以不用操作系统软件上：需要完成主控制器uC对EtherCAT报文的处理，ESC一般带开发包可完成移植。难点：如何实现uC与ESC之间的数据交互，可以通过商业版代码直接移植。EtherCAT一般设计要求（针对FPGA+IPcore的方案）：软核IPcore：从倍福买的是一种封装好的黑盒子的协议语言的东西-是软体，购买后（一年之内可以随便编译和下载），它可以帮助用户去解析以太网来的数据并处理成EtherCAT的机制。用户拿到后所需要做的事情是在FPGA上分出一块逻辑资源给它创建一个IPco

3、re，然后这个区域可以对接收到的EtherCAT数据进行解析，然后传给相应的uC软核或者硬核（因为有些客户可能会用DSP+FPGA的方案）去做响应和application。如果没有IPcore，只依赖于FPGA上是没法进行EtherCAT解析的，说白了是因为我们不懂规则，不知道怎么处理这些数据，所以IPcore相当于就是一个解析规则和语言规定的规则。用户在FPGA分好IPcore的资源后，用安装了倍福授权的那个电脑可以把这套黑盒子的语言规则加进来编译，随之生成的编译文件可以发给其他电脑用来下载到固件并完成生产。所以，这个FPGA中的IPcore区域就相当

4、于是一个完成了一个硬件ET1100的工作。华南理工大学国家科技园北京上海广州西安IPcore好处是：一年之内可以随便在不同的FPGA上编译和修改，也可以随便生产任意数量，还不需要受到ESC等硬件货期限制。一年之后如果不需要重新编译和升级的话，那就继续用之前编译好的文件继续下载和生产，生产多少个都可以，但是如果需要重新编译则需要付费（因为之前倍福给的那个license是绑定电脑系统时间的，是一年有效的）。--注：关于IPcore的授权和售价以倍福为准，这里只提供参考。KPA的EtherCAT从站源代码在这个过程中的作用是：帮FPGA中的软核uC或者除了FP

5、GA外的硬核uC去处理从IPcore解析出来的EtherCAT数据。一般从站包括以下三个核心部分：物理层：要有网口数据链路层：有EtherCAT从站控制器ESC（这是通讯模块）和EEPROM。应用层：有主控制器或者说应用控制器或微控制器uC（即比如DSP28346或者F407之类的）。对供应商的要求：提供高质量的源代码（代码效率高、EtherCAT性能优化）提供至少一个硬件平台的demo提供完整的EtherCAT网络诊断和配置工具：以便测试等华南理工大学国家科技园北京上海广州西安ESC即EtherCAT从站控制器可以通过FPGA(FieldProgram

6、mableGateArray)或者ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)来完成。EtherCAT的报文帧结构：华南理工大学国家科技园北京上海广州西安ESC即EtherCAT从站控制器可以通过FPGA(FieldProgrammableGateArray)或者ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)来完成。EtherCAT通讯的速度和性能与主控制器（比如DSP28346）软件程序的性能互不影响。关于PDI：ESC上的PDI-ProcessDataInterface过程

7、数据接口有这几种情况：i.Upto32BitdigitalI/O：32位的数字量IOii.SerialPeripheralInterface(SPI)：SPI总线iii.8/16-bitsynchronous/asynchronousMicrocontrollerInterface(MCI)：8/16位的同步/异步微控制器接口MCIiv.WithFPGA:specificon-board-bus(AvalononAlteradevicesresp.OPBonXilinxdevices)：带FPGA的：特定的on-board-bus过程数据和参数是通过ES

8、C上的DPRAM来交互的。为了保证数据的一致性，ESC硬件上会有一些机制：比如同