基于分布式时钟同步的EtherCAT主站通讯驱动实现

摘要

实时工业以太网现场总线由于具有数据传输效率高、传输数据量大、实时性好以及通讯安全可靠等优点，已逐渐替代传统总线广泛地应用到工业现场控制领域中。随着高档数控设备高速高精加工需求的不断提高，本文基于分布式时钟同步方式设计 EtherCAT主站通信软件。完成了改善数据在主从站设备之间传输的实时通信性能，提高系统整体同步精度的目标。
　　在 EtherCAT周期通讯中帧同步与分布式时钟同步的通讯机制基础上，提出分布式时钟同步的 EtherCAT帧时序控制方法，实现提高系统同步精度的目标，从而改善系统周期通讯效果。EtherCAT采用主从模式访问机制，进行数据通信。根据对EtherCAT工业以太网数据结构和种类、寻址方式、帧处理机制、关键技术与主站功能需求的学习研究，加深了对EtherCAT主站通信协议架构及DS401、402协议的理解。
　　本文主要实现了基于分布式时钟同步模式的 EtherCAT主站软件设计。利用Linux作为主站软件平台，完成从站从 Init态、Pre-op态、Safe-op态以及 Op态的状态转化与系统相应配置。最后，设计相关实验对 EtherCAT主站软件数据传输的准确性、实时性以及系统同步效果等方面进行检测。实验显示本文设计 EtherCAT通讯软件性能良好。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题来源及背景

1.2研究目的及意义

1.3国内外研究现状分析

1.4论文研究的主要内容

第2章 EtherCAT通信协议基础

2.1 EtherCAT通信协议

2.2同步原理

2.3本章小结

第3章 主站模块设计

3.1从站信息接口

3.2存储同步管理器

3.3现场总线内存管理单元(FMMU)

3.4 CoE(CANopen over EtherCAT)标准

3.5本章小结

第4章 主站软件框架设计

4.1 EtherCAT主站软件设计方案

4.2分布式时钟同步的EtherCAT帧时序控制方法

4.3设备控制

4.4本章小结

第5章 主站软件测试与数据分析

5.1实验平台的搭建

5.2主站软件性能测试

5.3本章小结

第6章 总结与展望

6.1全文总结

6.2应用前景与展望

致谢

参考文献

附录