随着工业自动化的高速发展,传统现场总线的响应时间、同步性能已经无法满足当前制造业的需求。EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）协议作为实时工业以太网的代表,凭借其低延时高同步的优点,受到了广大自动化设备厂商和专家学者的青睐。但是目前国内的EtherCAT从站的搭建,大都依赖于国外的专用从站控制器芯片或者IP（Intellectual Property）核,国内的EtherCAT从站控制器发展较为薄弱。因此研究EtherCAT从站控制器对于我国工业自动化的发展具有重要意义。本文首先详细分析了EtherCAT协议,然后根据协议的要求设计了一个EtherCAT从站控制器,拥有8通道FMMU（Field Memory Management Units）和8通道Sync Manager,支持64位的分布式时钟,物理层接口支持MII和EBUS,应用层接口支持SPI Slave,8/16位同步/异步Local Bus。按照数据帧的处理顺序,首先实现了数据帧的接收与自动转发,然后完成对数据帧的解析,提取出子报文的命令与数据。实现了从逻辑空间按位映射到物理空间的算法和用于维护主站与从站微控制器数据一致性的缓冲区分配与重定向算法。根据不同的寻址方式完成子报文数据与从站数据的交换,设计了通信过程中的中断信号以及与微控制器通信的接口。在EtherCAT协议所提的时钟漂移补偿方法的基础上改进了对漂移进行补偿的频率,使从站时间的同步误差小于100 ns。最后搭建了Twin CAT主站加上FPGA（Field Programmable Gate Array）与STM32构建的从站的验证平台对本设计进行验证,并使用EtherCAT协会的一致性测试工具对本设计进行测试。验证结果表明本设计在100 M工作频率下时序收敛,使用Twinc CAT内置的从站描述文件SSC-DEVICE测试所有过程数据通信与Co E（CANopen over EtherCAT）邮箱数据通信功能正常,从站状态跳转正确,分布式时钟同步误差在100 ns以内,通过了一致性测试,满足EtherCAT系统对从站控制芯片的要求。