列车监控下EtherCAT通信系统研究与嵌入式Linux实现

本文主要探讨了工业以太网EtherCAT通信系统的研究与仿真，针对列车监控及故障检测通信系统这一具体应用背景展开。作者汪雅楠，作为硕士研究生，专业领域是安全技术及工程，其导师为谭南林，于2011年进行了这项研究。 首先，研究者搭建了一个基于工业以太网EtherCAT的通信网络环境，利用主站软件Tw inCAT进行配置与操作，确保了后续实验的顺利进行。通过深入研究，设计并实现了一个嵌入式Linux系统的 EtherCAT智能从站，包括硬件接口设计，如电路板制作，以及从站网卡驱动的开发，实现了EtherCAT网段内的包分发传输。 接着，文章着重讨论了工业以太网EtherCAT的时钟同步问题，构建了延时误差模型，并针对不同基本拓扑结构（星型、环形和总线型）进行了同步误差仿真和分析，得出了同步误差累积规律公式和参数，这对于优化主站的时钟同步算法提供了重要的理论依据。 在对比EtherCAT协议的优缺点后，作者提出了一个新的协议——EtherDOG，它扩展了EtherCAT的功能，支持无主站通信、主站竞争、并行传输以及基于拓扑结构的寻址。EtherDOG协议旨在支持通信节点的自治组织、适应性和模块化设计，具有很高的实用性。 关键词包括工业以太网、EtherCAT、嵌入式Linux、时钟同步以及通信协议。此外，文章还指明了该研究的分类号TP393.11，表明了其在工业自动化领域的研究定位。 这篇论文不仅深入研究了EtherCAT协议在工业应用中的实际操作，还在理论层面对其时钟同步机制进行了深入探讨，并创新性地提出了适应更高复杂度网络环境的 EtherDOG协议，为工业以太网通信系统的未来发展提供了有价值的技术参考。