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为了满足高实时性能应用的需要,各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案,EtherCAT技术基于标准的以太网协议,具备灵活网络拓扑结构,系统配置简单,具有高速、高有效数据率等特点,其有效数据率可达90％以上,全双工特性完全得以利用,由于这些优点使得EtherCAT技术已经被工业自动化系统广泛接受。论文针对EtherCAT技术开展研究,开发出了可实现EtherCAT通讯的从站接口模块EOP,研究成果对于自主开发EtherCAT接口模块提供了一定的经验,将会有一定的应用价值。
论文完成了基于EtherCAT接口模块EOP的总体设计,接口模块由两部分组成:一是从站控制器模块,二是执行模块。中间介绍了接口模块采用的ET1100芯片的特点、PIC单片机的特点、各个功能模块的功能以及EtherCAT的工作原理。完成了接口模块两个部分的硬件设计和软件设计。从站控制器模块的硬件设计包括:物理层接口的设计、数据链路层接口的设计、扩展EEPROM接口的设计、时钟电路的设计、电源电路的设计、SSI接口电路的设计。执行模块的硬件设计包括:晶振电路的设计、SSI接口的设计、在线程序调试接口的设计、开关量输入及LED输出模块的设计。从站控制器模块的软件设计完成了将要烧写到ET1100的E2PROM中的XML配置文件,执行模块的软件设计完成了接口程序的设计。接口程序的主要功能是完成数据链路层网络过程数据的读写、从站控制器的处理、状态机处理、邮箱通信处理、EOE、FOE、COE、SOE协议处理、分布时钟、SPI接口数据输入输出等。最后完成了对接口模块EOP的调试和测试实验。测试实验由主站发起通信周期,和从站控制器模块完成基于ECAT协议通信的第一部分。同时从站控制器模块对执行模块发送控制信号,对它的外围I/O进行操作,完成ECAT协议通信的第二部分,组成完整的通信过程。在系统正常运行后,通过Wrieshark软件,实时读取监测通信过程中传递的数据并进行分析,最终得出结论接口模块EOP的通信功能达到了EtherCAT协议标准的要求。