智能制造推动工业控制系统向数字化、网络化方向发展,实时性、高速、高精的EtherCAT现场总线广泛应用于各领域的工控系统中。工业自动化水平的不断提高,对工控系统的易操作性、开发的敏捷性提出了更高的要求,具有良好图形用户界面和完善软件开发工具的Windows系统逐渐应用于工控领域。因此,Windows系统与EtherCAT现场总线结合成为工控领域新的研究热点。本文旨在开发一种基于Windows平台具有实时通信能力的EtherCAT主站系统,论文的主要研究内容如下:本文结合Windows系统特性对EtherCAT主站开发需求进行分析,设计了基于Windows平台的EtherCAT主站总体架构。针对Windows系统工业化应用面临的实时性不足的问题,本文提出了一种采用I/O APIC、DPC定时器、非分页内存的实时性优化方法:使用I/O APIC将外部中断重定向到一个CPU核,独立出另一个作为实时CPU核,使用DPC定时器将实时任务插入实时CPU核的DPC队列中执行,同时使用非分页内存避免产生缺页中断。采用SOEM开源协议栈完成EtherCAT总体功能开发,将SOEM协议栈移植成内核模块,运用NDIS协议驱动完成EtherCAT网络数据收发,使用实时性模块完成周期性过程数据通信的控制。针对主站模块位于内核态,应用程序不方便使用的问题,对主站进行了应用程序接口设计。最后搭建了实验测试平台,对主站的功能、性能进行了测试,同时进行了多轴伺服驱动系统工程应用测试,实现结果表明,本文设计的主站不仅实现了完整的功能,具有较好的实时性,还能完成多轴运动控制功能并实现良好的控制性能。