EtherCAT耦合器模塊的硬件設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、在工業(yè)自動化方面，傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線的出現(xiàn)曾經(jīng)帶來了一場深層次的革命，然而由于多種總線之間不能互相融合，使得不同的現(xiàn)場總線之間的數(shù)據(jù)不能高速有效地進行實時傳輸，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間存在著嚴格的界限，促使人們開始尋求新的出路并關(guān)注到以太網(wǎng)。與現(xiàn)場總線相比較，工業(yè)以太網(wǎng)具有傳輸速率快、開放性強、兼容性好、遠程訪問、數(shù)據(jù)可達性強等優(yōu)點，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種工控領(lǐng)域。
　　EtherCAT是一種由德國 BECKHOFF公司開發(fā)和設(shè)計的實時高效的

2、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。它是經(jīng)過修改標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議基礎(chǔ)上而成，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)鏈路層的ISO/IEC802.3協(xié)議。同時，它還對以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的TCP/IP協(xié)議用特定的協(xié)議進行替換，目的是實現(xiàn)一種速度快的，實時性好的工業(yè)以太網(wǎng)。因此EtherCAT技術(shù)的研究與開發(fā)，對于提升我國工業(yè)自動化水平具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文以對國內(nèi)外PLC的發(fā)展及現(xiàn)狀為研究背景，以對EtherCAT技術(shù)的了解和對國產(chǎn)處理器芯片的學(xué)習(xí)為研究基礎(chǔ)，研究了

3、EtherCAT技術(shù)的特點及協(xié)議，并通過對國內(nèi)外PLC運行能力的調(diào)查，使用SPARC架構(gòu)的國產(chǎn)處理器芯片和EtherCAT從站控制器芯片ET1100，提出了研制全國產(chǎn)化PLC產(chǎn)品的新目標(biāo)。
　　首先，介紹了當(dāng)前世界工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和 PLC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和研究背景，以及幾種代表性的工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。
　　其次，對EtherCAT技術(shù)做了簡要分析，包括了EtherCAT技術(shù)的特點，EtherCAT數(shù)據(jù)幀處理的特點，Ethe

4、rCAT的協(xié)議分析以及從站系統(tǒng)的通訊方式和數(shù)據(jù)的處理方式。
　　接著，介紹了EtherCAT系統(tǒng)的物理邏輯功能，EtherCAT從站系統(tǒng)的設(shè)計，以及EtherCAT從站耦合模塊的硬件設(shè)計思想。
　　然后，介紹了EtherCAT耦合器模塊的硬件實現(xiàn)，主要介紹了模塊每個部分的原理設(shè)計、在設(shè)計中芯片的選型和工作狀態(tài)。重點講了CPU的外圍電路和EtherCAT從站控制芯片ET1100的配置及電路的設(shè)計思想，以及PHY和RJ45網(wǎng)口的