基于EtherCAT协议的多从站实时数据传输系统设计

摘要

随着航空安全监控需求的日益提高，飞机上各种仪器的实时数据和图像动态信息需要实时同步传输，这就给系统各设备之间进行实时数据传输的总线提出了更高的要求。这种数据量大、实时同步性高的数据传输成为要亟待解决的问题。目前，迅速发展的实时工业以太网EtherCAT技术，具有拓扑结构灵活，数据传输速度快，性价比高，系统配置简单等特点，可以有效地解决上述问题。
　　 本设计采用实时以太网EtherCAT技术，搭建了一个能够把压缩的高清视频监控数据和飞机仪表数据实时传输到PC机中的实时数据传输系统。该系统实现了多点数据的同步传输。在模式上，采用主站和多从站的设计模式，实现了点对多点的通信；在从站架构上，采用FPGA作为从站微处理器，以倍福公司的ET1100芯片作为从站控制器，实现了系统的可扩展性。本文给出了系统的整体设计方案和各模块的具体实现。详细阐述了硬件平台的设计和搭建，主站应用程序的设计与实现，网卡控制程序的设计与实现，从站微处理器FPGA的内部逻辑设计，并对设计中的主站控制模块、EtherCAT协议封装模块、网卡控制模块、FPGA内部逻辑模块进行了仿真和实验验证，取得了预期的结果。
　　 本文设计的实时数据传输系统，传输带宽每秒为100Mb，最多可以支持16路H.264压缩的高清视频数据传输。该系统易于功能扩展，通过简单的升级，便可以实现不同的工业应用。