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Ethercat采用了主從介質(zhì)訪問方式，在基于Ethercat的通信系統(tǒng)中，主站控制從站發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀，從站在數(shù)據(jù)幀經(jīng)過從站時讀取相應(yīng)報文中的輸出數(shù)據(jù)。同時，從站的輸入數(shù)據(jù)插入到同一數(shù)據(jù)幀的相關(guān)報文中。當(dāng)該數(shù)據(jù)幀經(jīng)過所有從站并與從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后，由Ethecat系統(tǒng)中末端從站將數(shù)據(jù)幀返回［3］。圖1由一個主站和3個從站組成的線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡單Ethercat系統(tǒng)。
2.2 Ethercat協(xié)議
Ethercat以標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，在MAC（媒體訪問層）增加了一個確定性調(diào)度的軟件層，該軟件層實現(xiàn)了通信周期內(nèi)的數(shù)據(jù)幀的傳輸。Ethercat采用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802-3以太網(wǎng)幀，幀結(jié)構(gòu)如圖2。Ethercat在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)中使用了一個特殊的以太網(wǎng)幀類型0x88A4，采用這種方式可以使控制數(shù)據(jù)直接寫入以太網(wǎng)幀內(nèi)，并且可以與遵守其它協(xié)議的以太網(wǎng)幀在同一網(wǎng)絡(luò)中并行。
一個Ethercat幀中可以包含若干個Ethercat子報文，每個報文都服務(wù)于一塊邏輯過程映像區(qū)的特定內(nèi)存區(qū)域，由FMMU（Fieldbus Memory Management Unit）寄存器和SM （SyncManager）寄存器定義，該區(qū)域可達(dá)4GB字節(jié)。Ethercat報文由一個16位的WKC（Working Count）結(jié)束，其數(shù)據(jù)區(qū)長度可達(dá)1486個字節(jié)。在報文頭中由8位命令區(qū)數(shù)據(jù)決定主站對從站的尋址方式，由于數(shù)據(jù)鏈獨立于物理順序，因此可以對Ethercat從站進(jìn)行任意的編址［4］。
圖2 Ethercat幀結(jié)構(gòu)
2.3 Ethercat性能
3 基于ARM的從站節(jié)點控制器的硬件設(shè)計
Ethercat從站節(jié)點的協(xié)議部分可以直接利用BECKHOFF公司的從站控制器ESC。ESC從站控制器提供3種接口規(guī)范如表1，具體采用哪一種方式可以設(shè)置控制器的EEPROM來選擇。
MOELLER EBE 287.1-2 TSX3722101
TSX490NAE91100
TSXAEG4110
TSXAEG4111
TSXASG2000
TSXASG2001
TSXASZ200
TSXASZ401
TSXASN101
TSXASY410
TSXASY800
TSXAEZ414
TSXAEZ801
TSXAEZ802
TSXAEY414
TSXAEY800
TSXAEY1600
TSXCAY22
TSXCAY41
TSXCTY2A
TSXCFY11
TSXDEP216
TSXDEF81
TSXDEZ32D2
TSXDEY16A4
TSXDEY16A5
TSXDEY16D2
TSXDEY16D3
TSXDEY64D2K
TSXDMZ28AR
TSXDMZ28DR
TSXDMZ28DT
Premium Processor 處理器
TSXP57103M Premium Premium 處理器，P57103M
TSXP57104M Premium Unity Premium 571x4 CPU
TSXP57153M Premium Premium 處理器，P57153M, FIPIO 總線
TSXP57154M Premium Unity Premium 571x4 CPU，帶FIPIO口
TSXP571634M Premium Unity Premium 571x4 CPU，帶Ethernet口
TSXP57203M Premium Premium 處理器，P57203M
TSXP57204M Premium Unity Premium 572x4 CPU
TSXP57253M Premium Premium 處理器，P57253M，F(xiàn)IPIO 總線
TSXP57254M Premium Unity Premium 572x4 CPU，帶FIPIO口
TSXP572623M Premium Premium 控制器，嵌裝 Ethernet
TSXP572634M Premium Unity Premium 處理器，160Kb，嵌裝 Ethernet
TSXP572823M Premium Premium 控制器，嵌裝 Ethernet & FIPIO
TSXP57303AM Premium Premium 573X3 PL7 PROCESSOR
TSXP57304M Premium Unity Premium 處理器，192Kb
TSXP57353AM Premium Premium 573X3 FIP PL7 PROCESSOR
TSXP57354M Premium Unity Premium 573x4 CPU，帶FIPIO口
TSXP573623AM Premium Premium 573X3 ETH PL7 PROCESSOR
TSXP573634M Premium Unity Premium 處理器，192Kb，嵌裝 Ethernet
TSXP57453AM Premium Premium 574X3 FIP PL7 PROCESSOR
TSXP57454M Premium Unity Premium 574x4 CPU，帶FIPIO口
TSXP574634M Premium Unity Premium 574x4 CPU，帶Ethernet口
TSXP574823AM Premium Premium 574X3 ETH FIP PL7 PROCESSOR
TSXP57554M Premium Unity Premium 575x4 CPU，帶FIPIO口
TSXP575634M Premium Unity Premium 處理器，640/896Kb，以太網(wǎng)，USB
TSXP576634M Premium Unity Premium 處理器，2Mb，以太網(wǎng)，USB
TSXPCI57204M Premium Unity Atrium 57204CPU, 160 Kb
TSXPCI57354M Premium Unity Atrium 57354 CPU， 帶FIPIO口
Premium Processor 熱備處理器
TSXH5724M Premium Unity Premium 5724 熱備處理器
TSXH5744M Premium Unity Premium 5744 熱備處理器
Premium Digital Input Module 開關(guān)量輸入模板
TSXDEY08D2 Premium 開關(guān)量輸入，8 點，24 VDC，移動端子塊
TSXDEY16A2 Premium 開關(guān)量輸入，16 點，24 VAC，移動端子塊
TSXDEY16A3 Premium 開關(guān)量輸入，16 點，48 VAC，移動端子塊
TSXDEY16A4 Premium 開關(guān)量輸入，16 點，120 VAC，移動端子塊
TSXDEY16A5 Premium 開關(guān)量輸入，16 點，220 VAC，移動端子塊
TSXDEY16D2 Premium 開關(guān)量輸入，16 點，24 VDC，移動端子塊
TSXDEY16D3 Premium 開關(guān)量輸入，16 點，48 VDC，移動端子塊
TSXDEY16FK Premium 開關(guān)量輸入,16點,24VDC,中斷快速響應(yīng),HE10
TSXDEY32D2K Premium 開關(guān)量輸入，32點，24VDC，HE10高密端子
TSXDEY32D3K Premium 開關(guān)量輸入，32點，48VDC，HE10高密端子
TSXDEY64D2K Premium 開關(guān)量輸入，64點，24VDC，HE10高密端子
Premium Digital Output Module 開關(guān)量輸出模板
TSXDSY08R4D Premium 開關(guān)量輸出，8點，5A24-120VDC繼電器，移動
TSXDSY08R5 Premium 開關(guān)量輸出，8點，3A24VDC,24-240VAC繼電器
TSXDSY08R5A Premium 開關(guān)量輸出,8點,100VA24VDC,24-240VAC繼電
TSXDSY08S5 Premium 開關(guān)量輸出，8點，2A48-240VAC,雙向可控硅
TSXDSY08T2 Premium 開關(guān)量輸出,8點,24VDC0.5A,隔離,移動端子塊
TSXDSY08T22 Premium 開關(guān)量輸出,8點,24VDC2A,隔離,快速響應(yīng),移
TSXDSY08T31 Premium 開關(guān)量輸出,8點,24VDC0.5A,隔離,移動端子塊
TSXDSY16R5 Premium 開關(guān)量輸出,16點,50VA24VDC,24-240VAC繼電
TSXDSY16S4 Premium 開關(guān)量輸出，16點，1A24-120VAC,雙向可控硅
TSXDSY16S5 Premium 開關(guān)量輸出，16點，1A48-240VAC,雙向可控硅
TSXDSY16T2 Premium 開關(guān)量輸出,16點,24VDC0.5A,隔離,移動端子
TSXDSY16T3 Premium 開關(guān)量輸出,16點,48VDC0.25A,隔離,移動端子
TSXDSY32T2K Premium 開關(guān)量輸出,32點,24VDC0.1A,隔離,HE10高密
TSXDSY64T2K Premium 開關(guān)量輸出,64點,24VDC0.1A,隔離,HE10高密
Premium Digital Mixed Module 開關(guān)量混合模板
TSXDMY28FK Premium 開關(guān)量混合,16點輸入/12點輸出,24VDC0.5A,H
TSXDMY28RFK Premium 開關(guān)量混合,16輸入,12反射輸出
Premium Analog Input Module 模擬量輸入模板
TSXAEY1600 Premium 模擬量輸入，16通道，10V,20mA,25針D型插頭
TSXAEY1614 Premium 模擬量輸入，16通道，TC
TSXAEY414 Premium 模擬量輸入，4通道，多量程，移動接線塊
TSXAEY420 Premium 模擬量輸入，4通道，快速轉(zhuǎn)換，25針D型插頭
TSXAEY800 Premium 模擬量輸入，8通道，10V,20mA,25針D型插頭
TSXAEY810 Premium 模擬量輸入,8通道隔離,10V,20mA,25針D型
Premium Analog Output Module 模擬量輸出模板
TSXASY410 Premium 模擬量輸出,4通道隔離,10V,20mA,移動端子塊
TSXASY800 Premium 模擬量輸出,8通道非隔離,10V,20mA,25針D型
Premium Intelligent Module 智能模板
TSXISPY101 Premium Premium 稱重模板，1Input， 2 Output
TSXISPY101EX Premium TSX57 ATEX 稱重模塊
TSXPAY262 Premium 安全模塊, 12輸入，2 N/O 輸出
TSXPAY282 Premium 安全模塊, 12輸入，4 N/O 輸出
TSXCAY21 Premium 伺服運動模塊, 2軸, 增量型編碼器或SSI輸入
TSXCAY22 Premium 伺服運動模塊, 2軸, 增量型編碼器或SSI輸入
TSXCAY33 Premium 伺服運動模塊, 3軸, 增量型編碼器或SSI輸入
TSXCAY41 Premium 伺服運動模塊, 4軸, 增量型編碼器或SSI輸入
TSXCAY42 Premium 伺服運動模塊, 4軸, 增量型編碼器或SSI輸入
TSXCFY11 Premium 步進(jìn)電機(jī)控制模塊，1通道 187KHz脈沖輸入
TSXCFY21 Premium 步進(jìn)電機(jī)控制模塊，2通道 187KHz脈沖輸入
TSXCSY164 Premium 多軸控制模塊, 16 軸
TSXCSY84 Premium 多軸控制模塊, 8 實，4 虛, 4 遠(yuǎn)程軸
TSXCTY2A Premium 高速計數(shù)模塊，2 通道，40KHz
TSXCTY2C Premium SSI 絕對編碼器模塊
TSXCTY4A Premium 高速計數(shù)模塊，4 通道，40KHz
TSXCCY1128 Premium 電子CAM模塊，1通道,
Premium Communication Module 網(wǎng)絡(luò)通訊模板
TSXETY110WS Premium Ethernet 通訊模塊 1.4MB,10Mbps
TSXETY210 Premium Premium 溫備以太網(wǎng)模塊，10Mbps
TSXETY4103 Premium 10/100 M Ethernet TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)接口模板
TSXETY5103 Premium 10/100 M Ethernet 網(wǎng)絡(luò)接口模板 8MB
TSXETC100 Premium TSX PREMIUM EtherNet/IP 通訊模塊
TSXIBY100 Premium INTERBUS 通訊模塊，用于Premium PLC
TSXMBP100 Micro Modbus Plus PCMCIA 通訊卡
TSXPBY100 Premium PROFIBUS DP 通訊處理模塊
TSXSAY1000 Premium AS-Interface 總線模塊
TSXSCP111 Micro Premium/Micro RS232 PCMCIA 多協(xié)議卡
TSXSCP112 Micro Premium/Micro 電流環(huán)PCMCIA 多協(xié)議卡
TSXSCP114 Micro Premium/Micro RS422/485 PCMCIA 多協(xié)議卡
TSXSCY11601 Premium 1 CHANNEL RS 485 MODBUS
TSXSCY21601 Premium Premium 串行通訊模板
TSXCPP110 Micro CANopen PCMCIA 卡
TSXFPP10 Micro FIPIO 網(wǎng)絡(luò)通訊卡，PCMCIA III 型
TSXFPP20 Micro FIPWAY 網(wǎng)絡(luò)通訊卡，PCMCIA III 型
Premium Communication Accessories 網(wǎng)絡(luò)通訊及附件
TSXMBPCE002
TSXMBPCE030
TSXMBPCE060
TSXCBY010K
TSXCBY030K
TSXCBY050K
TSXCBY1000
TSXCBY1000K
TSXCBY120K
TSXCBY180K
TSXCBY280K
TSXCBY380K
TSXCBY500K
TSXCBY720K
TSXCBRY2500
TSXCBRY2500F
TSXCBRYK5
TSXCBYACC10
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