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ethercat-1.5.2.pdf
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更新于2023-05-28
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ethercat-1.5.2.pdf里面讲述ethercat总线相关协议,以及讲述如何修改网卡驱动程序来支持ethercat协议。
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Contents
Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x
1 The IgH EtherCAT Master 1
1.1 Feature Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 License . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Architecture 5
2.1 Master Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Master Phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Process Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 Application Interface 11
3.1 Master Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1.1 Slave Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2 Cyclic Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.3 VoE Handlers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.4 Concurrent Master Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.5 Distributed Clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4 Ethernet Devices 19
4.1 Network Driver Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2 Native EtherCAT Device Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 Generic EtherCAT Device Driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4 Providing Ethernet Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.5 Redundancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.6 EtherCAT Device Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.7 Patching Native Network Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5 State Machines 27
5.1 State Machine Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2 The Master’s State Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3 The Master State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.4 The Slave Scan State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.5 The Slave Configuration State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.6 The State Change State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.7 The SII State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.8 The PDO State Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
9149adda56ed, 2017/10/27 iii
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6 Mailbox Protocol Implementations 45
6.1 Ethernet over EtherCAT (EoE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.2 CANopen over EtherCAT (CoE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.3 Vendor specific over EtherCAT (VoE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6.4 Servo Profile over EtherCAT (SoE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7 Userspace Interfaces 51
7.1 Command-line Tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.1.1 Character Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.1.2 Setting Alias Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7.1.3 Displaying the Bus Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7.1.4 Output PDO information in C Language . . . . . . . . . . . . . 53
7.1.5 Displaying Process Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7.1.6 Setting a Master’s Debug Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
7.1.7 Configured Domains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
7.1.8 SDO Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.1.9 EoE Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7.1.10 File-Access over EtherCAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7.1.11 Creating Topology Graphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.1.12 Master and Ethernet Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
7.1.13 Sync Managers, PDOs and PDO Entries . . . . . . . . . . . . . 58
7.1.14 Register Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7.1.15 SDO Dictionary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
7.1.16 SII Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
7.1.17 Slaves on the Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.1.18 SoE IDN Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7.1.19 Requesting Application-Layer States . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.1.20 Displaying the Master Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.1.21 Generating Slave Description XML . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.2 Userspace Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.2.1 Using the Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.2.2 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.2.3 Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.3 RTDM Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.4 System Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
7.4.1 Init Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
7.4.2 Sysconfig File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
7.4.3 Starting the Master as a Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
7.4.4 Integration with systemd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
7.5 Debug Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
8 Timing Aspects 75
8.0.1 Application Interface Profiling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
8.0.2 Bus Cycle Measuring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
iv 9149adda56ed, 2017/10/27
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9 Installation 79
9.1 Getting the Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
9.2 Building the Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
9.3 Building the Interface Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.4 Installing the Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
9.5 Automatic Device Node Creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Bibliography 85
Glossary 86
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