EtherCAT通信协议研究与实现-ARM+FPGA技术

"本文详细探讨了EtherCAT通信协议的研究与实现，特别是在数控系统中的应用。文章作者陈灏在机械电子工程专业指导下，通过ARM技术和FPGA技术实现了EtherCAT协议，以提高数控系统的控制精度和实时性。 EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种高性能的工业以太网现场总线，广泛应用于需要高速通信的自动化环境中。它以其独特的“飞读飞写”技术、分布式时钟同步机制以及强大的错误检测能力，如WKC（Write Key Check）和CRC（Cyclic Redundancy Check）校验，展现了其在实时性和效率上的优势。 在硬件实现部分，论文提出了一种基于嵌入式工控机和EtherCAT主站通信卡的主站解决方案，这允许友好的人机交互界面，方便数据输入和状态监控。而在从站方面，采用“ARM+FPGA”架构，ARM处理器负责从站的总线协议驱动，而FPGA则承担实际的协议执行任务，确保高效的数据传输。 软件设计上，主站平台的协议设计包含了数据传输协议和高精度的分布式时钟技术，确保数据在主站与从站间的准确无误传递。从站协议设计则关注数据链路层传输协议以及从站驱动，确保从站能够正确接收和响应主站的命令。 此外，论文还详细介绍了EtherCAT通信协议的关键组件和工作原理，包括接收数据有效信号（rxdv）、接收数据总线（rxd）、发送使能信号（txen）和发送数据总线（txd）。在接收到rxdv高电平信号时，模块会开始解析和处理数据帧，然后通过txd发送处理结果。在分布式时钟同步中，主站初始化并维护时钟，从站通过rxdv1和rxdv2记录同步时刻，用于计算从站延迟，从而实现精确的时间同步。 该硕士学位论文深入研究了EtherCAT通信协议的各个方面，为在数控系统中应用提供了理论基础和技术实施方案，对于提升数控系统的性能和适应性具有重要意义。"