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测评系列1：英飞凌XMC4800 Relax EtherCAT Kit - 知乎

测评系列1：英飞凌XMC4800 Relax EtherCAT Kit - 知乎切换模式写文章登录/注册测评系列1：英飞凌XMC4800 Relax EtherCAT Kit英飞凌已认证账号翘首以盼的干货来啦！一向润物细无声的小英在eeworld发起了开发板XMC4800 Relax EtherCAT Kit的测评活动，与多位工程师针对此开发板进行了实际测试和专业讨论，我们把论坛中最Fun的技术科普和最Cool的应用解读呈现给大家，让您成为最 in 的科技达人！那么问题来了，XMC4800是什么呢？它可是一款可以用在电机控制与驱动、太阳能系统以及自动化管理方面的新型开发板，各位工程师又会从哪些方面与我们分享呢？科技测评之旅现在就开始咯~XMC4800数据手册：XMC4800 - Infineon Technologies测评一：来自张兴上手DAVE，点亮LED灯很荣幸拿到网友返厂的XMC4800 EtherCAT kit做评测，之前使用的MCU大多都是TI和ST的，对英飞凌的印象就是英飞凌做IGBT很厉害，后来接触EtherCAT技术时，才有了进一步的了解,英飞凌XMC4300以及XMC4800主打的EtherCAT从站方案，而且官网也出了相关的ETherCAT套件，价格相当高，这次很荣幸能参加评测。1.初识硬件第一次拿到这个板子，来几张靓照看看板子的布局。第一眼看过去，主板有点像TI的launchpad系列的板子，相应的布局也类似，留给用户2个按钮，2个led做程序交互验证，另外还留有SD卡接口，以太网接口，CAN接口， USB接口等，靠近排针内侧还留有兼容Arduino的接口。另外，主板上板载了jlink仿真器，芯片XMC4200，用户不需要再额外使用jlink或者其他仿真器了。副板是EtherCAT的接口板，包括两个以太网口（IN & OUT）以及相关的接口器件，另外包含8个LED灯，用于指示IO端口。与TI launchpad一样，采用插拔式安装方式。2.了解一下XMC4800的硬件资源XMC4800属于英飞凌XMC4000系列MCU的高端产品，基于ARM cortex-M4F核心，具体参数参考如下（来自官网），4800系列主打EtherCAT从站应用，同时外设资源非常丰富。· 1024 - 2048 KB Flash, 200-352 KB Ram· Supply voltage range: 3.13 - 3.63V· USIC 6ch [Quad SPI, SCI/UART, I2C, I2S, LIN]· 2x PWM Timers (CCU8), 16-64Bit 8ch+ Dead-Time· 6x CAN, 256 MO· Peripherals Clock: 144 [MHZ]· Core frequency: 144 [MHZ]· 4x ΔΣ-Demodulator· External Memory Interface (EBU)· Package: LQFP144/LQFP100/LFBBGA196· Temperature range: -40°........85°/125°· 10/100 Ethernet MAC (/w IEEE 1588)· SDIO/SD/MMC Interface· Watch Dog Timer, Real Time Clock· XMC4000 Functional Safety Package· EtherCAT ® node3.开发环境DAVE的搭建及简单led控制程序编写流程1）xmc4800支持的IDE很多，比如ARM/MDK，IAR以及英飞凌自己的DAVE软件，这个软件基于Eclipse，编译软件采用的GCC系列，软件可以免费从官网上下载出来。简单的安装以后，开发环境就可以搭建完毕了。2）这里使用DAVE软件的APP功能，实现一个按键控制LED的程序。第一次接触DAVE，也是第一次使用APP，感觉功能很强大，用户完全可以不用考虑底层的代码设计，可以全神贯注于自己的应用代码了。具体的步骤如下：A.打开DAVE软件，选择新建DAVE project，然后选择DAVE CE project，并为工程命名。点击下一步nextB.选择XMC4800对应的具体芯片，其他选项默认即可，然后点击finish。C.完成后进入到主界面。界面分为4各区域，分别是工程视图（左上）、代码区（右上）、APP组件视图（左下）、APP依赖视图等（右下）D.按照例程需求，我们这次只用2个GPIO的APP模块。如图添加2个模块，分别命名为LED和BUTTON，并设置相关的接口，如端口方向，上下拉配置，初始值等；E.分别指定相关PIN的实际引脚。可在在pin mapping中通过鼠标右键进行设置。已经设置好的pin会变成蓝色。F.所有配置完成后，点击主菜单DAVE中的Generate code,生成相关的代码。G.对于GPIO，生成的代码在DAVE中的Generated文件中，主要包含4个应用函数：· DIGITAL_IO_SetOutputHigh()· DIGITAL_IO_SetOutputLow()· DIGITAL_IO_ToggleOutput()· DIGITAL_IO_GetInput()H.我们这里需要读取输入和反转输出两个函数。在Main.c中添加如下内容：1. while(1U)2. {3. if(DIGITAL_IO_GetInput(&BUTTON0)==0)4. {5. delay(5000);6. if(DIGITAL_IO_GetInput(&BUTTON0)==0){7. DIGITAL_IO_ToggleOutput(&LED0);8. }9. }10. }复制代码I.点击编译，运行程序，如下效果。按键前：按键后：测评二：来自卢润城1、USB复用设备CDC+HID 楼主看到板载的仿真器有虚拟串口，以为是有连接到XMC4800的串口上，但是看了原理图以及手册，是没有的。是接到USIC的一个外设上，看起来是个串口，但是得配置一些相关模式，比如配置启动模式(ASC BSL mode)，这里楼主并没有找到官方的相关代码参考，只是用户手册里面有做相关说明，由此不太明白这个模式，在这里为了保险也不做这个。转变思路到USB设备中来，利用官方参考代码，整合描述为复合设备，也就是HID+CDC设备，来作为最初的上下位机交互 2、简单制作CAN转USB 继上贴的USB复合设备，楼主再调试了XMC4800的CAN的外设，以便整合简单的USB转CAN功能。在此贴中，楼主只单纯使用使用USB的HID类，HID速率不高，实际应用中还是使用winusb或者CDC。在这里楼主只是为了方便，以便验证此贴的功能性。楼主在调试CAN的过程中，遇到不少一些小问题，在根据手册的说明中，验证XMC4800的CAN功能。楼主本来想使用周立功的CAN调试软件，但是由于系统问题，安装老是失败。所以改为所使用的CAN盒的调试工具。此功能以一帧8个字节为准。HID发数据转发给CAN，CAN再发给PC；PC发给CAN，CAN再转发给HID，HID再发给PC。那么先来说明先XMC4800的CAN的相关配置。我们需要先初始化下CAN模块的时钟以及波特率。对于CAN外设的时钟源，可以通过FDR寄存器和MCR寄存器进行步进分频。这里我们把CAN模块频率弄为12M，对于接口来说，只需要赋值CAN的时钟源和CAN频率即可，也就是通过XMC_CAN_Init进行初始化时钟频率。我们推究到内部接口。故初始化只需要这样。 3、制作简易网页浏览器结合上贴的USB、CAN。再加上此贴的以太网，整合做成一个简易的网页浏览器，通过此浏览器，可以网页操作控制CAN、HID，HID和CAN也可以发送信息到网页上显示。先说下对于MCU作为web服务器的，与PC网页交互无非就是以表单的方式交互，主要两种接口:cgi和ssi。cgi简单来说就是PC网页往web服务发信息的接口，而ssi是web服务器把其内容发送到PC上的网页显示。具体网页上的资料可自行查找。楼主做的网页比较简单，也是根据XMC4800的网页进行修改添加。服务器上使用两个cgi接口，用处在于控制底层的LED灯以及下发信息到底层。根据不同按键触发下发给不同的外设。另外一个是ssi接口，显示CAN、HID上发的信息。界面如下：以上这两篇评测希望能够帮助各位对此有一个初步的了解，欢迎各位留言评论一起探讨共同学习，要知道，测评系列仅此而已吗？no~ no~ no~ 下期内容更加精彩哟！若想了解更多详细情况，欢迎点击下方英飞凌官方网站。编辑于 2022-12-24 20:42・IP 属地山东开发板测评以太网（Ethernet）赞同 75 条评论分享喜欢收藏申请

基于AM335X开发板 ARM Cortex-A8——Acontis EtherCAT主站开发案例 - 知乎

基于AM335X开发板 ARM Cortex-A8——Acontis EtherCAT主站开发案例 - 知乎首发于嵌入式专栏切换模式写文章登录/注册基于AM335X开发板 ARM Cortex-A8——Acontis EtherCAT主站开发案例创龙科技Tronlong国内领先的嵌入式产品平台提供商前言本文档主要说明TL335x-EVM-S评估板基于德国Acontis公司EtherCAT主站协议栈控制伺服电机的方法，内容包含有EC-Master、EC-Engineer简介、EtherCAT主站开发案例测试、EtherCAT主站开发案例编译、EC-Engineer配置ENI文件方法等。本文档适用开发环境：Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bitKernel：Linux-RT-4.9.65Acontis EtherCAT主站协议栈开发包：EC-Master-V2.9-Linux_armv6-vfp-eabihf-Eval.tar.zipAcontis EtherCAT网络信息配置工具：EC-Engineer伺服驱动器：SANYO RS2A03A0KA4W00伺服电机：SANYO R2AA08075FXH00W由于EtherCAT主站协议栈对系统实时性要求较高，因此使用Linux-RT实时内核进行测试。创龙科技TL335x-EVM-S是一款基于TI Sitara系列AM3352/AM3354/AM3359 ARM Cortex-A8高性能低功耗处理器设计的评估板。评估板接口资源丰富，引出双路千兆网口、LCD、HDMI、GPMC、CAN等接口，方便用户快速进行产品方案评估与技术预研，应用在通讯管理、数据采集、人机交互、运动控制、智能电力等典型领域。EC-Master、EC-Engineer简介图 1 EtherCAT系统架构EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，其名称的CAT为控制自动化技术(Control Automation Technology)字首的缩写。EtherCAT是确定性的工业以太网。自动化对通讯一般会要求较短的资料更新时间（或称为周期时间）、资料同步时的通讯抖动量低，而且硬件的成本要低，EtherCAT开发的目的就是让以太网可以运用在自动化应用中。德国Acontis公司是EtherCAT技术协会资深会员，Acontis围绕EtherCAT协议开发的EtherCAT主站协议栈EC-Master、EtherCAT网络信息配置工具EC-Engineer和Windows操作系统实时扩展核EC-Win等产品已经在众多国际知名机器人（如KUKA）及自动化公司的产品中得到多方验证，其产品的可靠性和性能得到业界公认和推崇。如下为EC-Master和EC-Engineer简介。如需了解更多介绍信息，可访问Acontis中国总代理北京盟通科技有限公司官网：http://www.motrotech.com，或查看Acontis EtherCAT主站协议栈开发包中的Doc目录下的EC-Master_ClassB.pdf文件。EC-Master简介Acontis EtherCAT主站协议栈EC-Master包含：EtherCAT-Master-Core：EtherCAT主站的主要功能都在Core层中实现。所有协议的处理也都在这里执行，例如过程数据传输和邮箱协议(CoE,EoE,FoE,SoE,AoE)。EtherCAT-Link-Layer：主从站的数据交换，将零拷贝(Zero Copy)和轮询(Polling)技术与Core层配合使用，实现最好的实时性性能和最大限度减少CPU负载。OS层：操作系统的调用被封装在OS层。为了能够实现最好的性能，绝大多数功能使用简单的C语言宏编写。图 2 EC-Master框架EC-Engineer简介EtherCAT网络信息配置工具EC-Engineer是由Acontis开发的一个功能强大用于EtherCAT网络配置和诊断的软件工具，可帮助用户快速而舒适地处理工程和诊断任务。清晰且直观的用户界面确保了用户在EtherCAT网络诊断和配置方面获得流畅的体验。图 3图 4EtherCAT主站开发案例测试请通过网线将伺服驱动器CN0 EtherCAT(IN)网口连接到评估板RGMII1 ETH千兆网口(ETH0)。如果需要使用RGMII2 ETH网口(ETH1)来控制电机，请通过网线将伺服驱动器CN0 EtherCAT(IN)网口连接到评估板RGMII2 ETH千兆网口。并连接好伺服电机，硬件连接如下所示。图 5将产品资料“4-软件资料\Demo\tl_EcMasterDemoDCmotor\bin\”目录下的eni_SANYO_motor.xml、tl_EcMasterDemoDcMotor和“4-软件资料\Demo\tl_EcMasterDemoDCmotor\lib\”目录下的libemllCPSW.so文件拷贝到评估板文件系统同一个目录下。伺服驱动器上电启动运行。评估板上电启动进入文件系统执行如下命令卸载ti_cpsw千兆网口驱动。执行ifconfig命令可查看到千兆网口对应的eth0、eth1网卡已被卸载。Target# rmmod ti_cpsw图 6执行如下命令加载EtherCAT主站网口驱动，可通过lsmod命令查看驱动是否加载成功。Target# modprobe atemsys图 7在可执行程序tl_EcMasterDemoDcMotor文件所在路径下，执行如下命令查看可执行程序的使用说明和参数解析。Target# ./tl_EcMasterDemoDcMotor --help图 8CPU频率调节模式默认配置为ondemand（初始频率为300MHz），此时系统会定期检查负载，根据负载来调节频率。由于EtherCAT对CPU频率要求较高，因此需执行如下命令将CPU频率调节模式配置为performance，此时系统会将CPU频率固定为800MHz。Target# echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governorTarget# cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/cpuinfo_cur_freq图 9执行如下命令，通过EtherCAT主站协议栈控制伺服电机进行正反转动作，设置主站通讯周期为1000us，串口终端打印如下相关信息。Target# ./tl_EcMasterDemoDcMotor -f eni_SANYO_motor.xml -auxclk 1000 -v 2 -t 30000 -perf -cpsw 1 1 1 m custom am33XX 0 1 0参数说明：-f eni_SANYO_motor.xml //加载网络配置eni.xml文件-auxclk 1000 //cycle time，即主站通讯周期为1000us-v 2 //信息打印级别为2-t 30000 //持续时间-perf //打印性能参数-cpsw 1 1 1 m custom am33XX 0 1 0 //网口类型为TI的CPSW，“1 1 1”表示port1，Polling模式，high priority，“m”表示Master。如需使用RGMII ETH2网口来控制电机，需要执行如下命令。Target# ./tl_EcMasterDemoDcMotor -f eni_SANYO_motor.xml -auxclk 1000 -v 2 -t 30000 -perf -cpsw 2 1 1 m custom am33XX 1 1 0图 10图 11由上图得知，主站通讯周期平均值约为997.8us，最大值为1054.2us。主站的通讯周期最大抖动值为1054.2us-1000us=54.2us。tl_EcMasterDemoDcMotor程序会自动检测与加载EtherCAT主站协议栈license。如无license，程序运行60min后将自动停止，提示信息如下图所示。图 12若已购买license，在tl_EcMasterDemoDcMotor文件同一目录下创建license文件，并将license密匙添加到此文本文件中。备注：以下提供基于我司TL570x-EVM评估板添加license的测试截图作为参考。图 13重新运行tl_EcMasterDemoDcMotor程序，若成功读取有效license，程序将可长时间稳定运行。同时，串口终端将会打印如下类似信息。图 14EtherCAT主站开发案例编译将tl_EcMasterDemoDcMotor文件夹整个复制到Ubuntu，并进入EC_Master_SDK目录，执行如下命令将该目录下的开发包EC-Master-V2.9-Linux_armv6-vfp-eabihf-Eval.tar.zip解压到当前路径下。Host# cd tl_EcMasterDemoDcMotor/EC_Master_SDK/Host# unzip EC-Master-V2.9-Linux_armv6-vfp-eabihf-Eval.tar.zip图 15开发包解压完成后在当前目录生成EC-Master-V2.9-Linux_armv6-vfp-eabihf-Eval.tar文件夹，目录结构如下图所示。案例编译需依赖此开发包的库文件。如需了解更多EcMaster EtherCAT案例，请查看开发包的Examples目录。图 16进入tl_EcMasterDemoDcMotor的src源码目录，在Makefile文件中指定平台Linux Processor SDK交叉编译工具链的实际路径。Host# cd ../src/Host# vim Makefile图 17CROSS_COMPILE ?= /home/tronlong/ti-processor-sdk-linux-rt-am335x-evm-04.03.00.05/linux-devkit/sysroots/x86_64-arago-linux/usr/bin/arm-linux-gnueabihf- //交叉编译工具链路径图 18修改完成后保存退出，执行make命令编译生成可执行程序tl_EcMasterDemoDcMotor文件。Host# make图 19图 20EC-Engineer配置ENI文件方法本章节主要说明通过Acontis EtherCAT网络信息配置工具EC-Engineer工具配置ENI(EtherCAT Network Information Format)文件的方法。ENI文件主要描述EtherCAT总线拓扑结构等信息。将产品资料“4-软件资料\Tools\Windows\”目录下的EC-Engineer_Eval_[版本号].zip在Windows下解压与安装。确保PC机可正常连接互联网，双击打开EC-Engineer工具。系统将会通过网络检测EC-Engineer的license是否过期，如无法访问互联网将会导致打开失败。将伺服驱动器通过网线与PC机直连（此时PC机可断开与互联网的连接），在EC-Engineer选中Device Editor界面的Class A工程选项，如下图所示。图 21点击“File -> ESI Manager”，打开ESI Manager界面。图 22添加SANYO伺服驱动器配套的.xml文件，该文件由伺服驱动器厂家提供。图 23图 24图 25图 26Cycle Time选择1000us，在Network Adapter选项栏里选择从站连接的网卡，按Select进行连接，连接后按钮变为。Cycle Time的大小可能会影响伺服电机的抖动，具体根据伺服电机的实际情况进行设置，此处使用1000us。图 27点击“Network -> Scan EtherCAT Network”扫描伺服设备。图 28图 29成功扫描出伺服设备后，将其选中（本次操作为SANYO伺服）。点击“Export ENI”按钮重新生成伺服设备.xml格式的ENI文件。文件名可自拟，此处文件名设定为eni_SANYO_motor，选择“Diagnosis Mode”选项可观察伺服设备信息。图 30图 31此时会在当前路径生成eni_SANYO_motor.xml配置文件，该文件记录了从站的配置信息，文件配置的Cycle Time为1000us。发布于 2022-06-23 14:46开发板ARM赞同添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录嵌入式专栏嵌入式DSP、ARM、FPGA多核技

【EtherCAT】4.实现一个成熟的从站 - 知乎

【EtherCAT】4.实现一个成熟的从站 - 知乎首发于EtherCAT切换模式写文章登录/注册【EtherCAT】4.实现一个成熟的从站小皎皎一只可爱的小皎皎学习EtherCAT最好从从站开始，因为从站包含了EtherCAT大量原理，例如状态机，PDO映射等。学习从站代码有利于理解过程数据如何传输，XML有什么作用。本文介绍一些从站的基础知识，以及如何设计一个功能完善的从站。从站硬件无论是以ASIC还是FPGA的形式，ESC都是从站的核心，主站通过读写ESC的DPRAM空间实现数据传输。ESC通过PDI接口将数据发送到MCU，在MCU中执行实际的应用层操作。ESC根据倍福公司的IP core设计，目前主流的ESC芯片包括： ASIX公司的AX58100芯片；BeckHoff自己的ET1100芯片；Microchip的LAN9252芯片；FPGA：ET1810(altera)和ET181(xilinx)；由于都是基于BeckHoff的IP core设计的，因此这几个芯片在实际功能上差距并不大，区别在于DPRAM的大小，SM的数量，FMMU的数量，PDI的方式等。芯片网口FMMUSMRAM(kBYTE)数字IOSPI slaveLocal BUSAX581002内部PHY，1MII88932Y8/16 asyncLan92522内部PHY，1MII34432Y8/16 sync/asyncET11004EBUS/MII88816Y8/16 sync/async关于芯片的详细参数，可以访问ESC具有各类AL寄存器供主站访问，但实际不执行具体的应用层操作，从站应用层的管理由专门的MCU进行。stm32有强大的性能和完善的生态，因而是应用层使用最为广泛的芯片，也可以采用其他的硬件例如Arduino或者ESP32实现应用层逻辑，但是要支持对应ESC的相关PDI接口。一般来说，从站硬件系统如下图所示：从站最小系统从站软件从站帧的链路层功能都是由ESC完成的。从站软件运行在MCU中，主要执行的是应用层的操作。MCU通过PDI接口读取ESC中的PDO和SDO数据，然后执行应用层的处理，例如状态机，COE，EOE等相关逻辑。MCU需要一套协议栈执行相关的逻辑，目前使用最多的从站协议栈是EtherCAT技术组（EtherCAT Technology Group，ETG）为会员提供的Slave Stack Code（SSC），SSC支持几乎所有应用层协议栈（EOE，COE，FOE）等，同时还提供了对专有协议Cia402等的支持。除此之外，SSC还提供了专门的工具来配置协议栈和PDO。SSC的缺点是，它是针对BeckHoff自己的PIC和ET1100芯片写的，如果使用stm32或者其他通用处理器，需要手工移植代码。ssc的代码框架除了SSC之外，另一个比较有名的EtherCAT开源协议栈是SOES（GitHub - OpenEtherCATsociety/SOES: Simple Open Source EtherCAT Slave），SOES支持EOE和COE这两种较为常用的应用层协议，同时支持静态和动态的PDO映射。SOES的代码相较于SSC精简很多，代码可移植性较好。商用从站协议栈中，比较具有代表性的是KPA协议栈（https://koenig-pa.de/products/ethercat/kpa-ethercat-slave-stack）。作为商用协议栈，KPA协议栈几乎支持所有的EtherCAT特性，包括：邮箱协议：COE，EOE，FOE，SOE，VOE 分布时钟DC；不同的扫描速率；从可移植性的角度，KPA协议栈实现了一个硬件抽象层，支持不同ESC和主控芯片的数据交互。下图是KPA协议栈的程序结构，从图中可以看出，数据从DPI传输到MCU后，首先通过的是硬件抽象层，主循环轮询AL事件来获取过程数据和邮箱数据的更新，然后基于对象字典更新PDO和SDO。从站功能操作系统层对于实时性和同步要求极高的场合，一般一个系统运行一个从站任务就好了，例如电机驱动从站，此时不建议使用操作系统，直接进行SSC协议栈移植即可。但是实时要求不强的场合，每个任务/接口使用一个从站是很浪费的，毕竟ESC还是有点小贵的，对于任务很多的从站，还是有必要上嵌入式实时系统。下面介绍一下嵌入式操作系统的作用。操作系统层的主要作用是合理对从站任务进行调度。作为现场总线的一部分，一个EtherCAT从站一般至少包含两个任务，一个从主站获取EtherCAT数据，另一个与控制设备（比如电机或CAN总线）交互。在多任务环境下，为了确保EtherCAT通信的实时性、增强任务调度的合理性、有效利用系统资源，从站应当基于实时操作系统进行开发。相较于Linux等操作系统，嵌入式操作系统具有如下特点：小型系统：由于嵌入式设备功能明确，操作系统往往与应用程序编译在一起运行。实时性：嵌入式操作系统往往是实时操作系统。很多嵌入式设备对处理的实时性有严格要求，这种实时性是通过操作系统层面的任务调度机制、任务优先级的设定和应用程序的快速处理来达到的。可移植性：由于嵌入式设备的应用场景多样，复杂程度千差万别，应用程序的大小各不相同，移植的需求是频繁发生的。ucos，vxworks，FreeRTOS和RT-thread是较具代表性的实时操作系统。这里以RT-thread为例介绍嵌入式实时系统的组成，RT-thread不仅是一个实时操作系统，也是一个完善的嵌入式软件生态。它的底层是RT-thread内核，基于内核还提供了网络框架，设备框架，以及各类API。最后在应用层还提供了各类具体应用。RT-thread架构线程管理 RT-thread内核是一个RT-thread程序的核心，RT-thread内核是一个基于优先级的全抢占式多线程调度系统，在该实时系统中，线程是最小的调度单位，系统中除了中断处理函数、调度器上锁部分的代码和禁止中断的代码是不可抢占的之外，系统的其他部分都是可以抢占的，包括线程调度器自身。RT-thread的线程调度关系如下。在RT-thread 中，实际上线程并不存在运行状态，就绪状态和运行状态是等同的。RT-thread线程RT-thread最多支持256个线程优先级，0优先级代表最高优先级，最低优先级留给空闲线程使用。同时它也支持创建多个具有相同优先级的线程，相同优先级的线程间采用时间片轮转调度算法进行调度，使每个线程运行相应时间。线程间通信 RT-thread支持线程间的同步和通信。采用信号量、互斥量与事件集实现线程间同步，线程通过对信号量、互斥量的获取与释放进行同步。支持邮箱和消息队列等通信机制。邮箱和消息队列的发送动作可安全用于中断服务例程中。通信机制支持线程按优先级等待或按先进先出方式获取。时钟管理任何操作系统都需要提供一个时钟节拍，以供系统处理所有和时间有关的事件，如线程的延时、线程的时间片轮转调度以及定时器超时等。时钟节拍是特定的周期性中断，中断之间的时间间隔取决于不同的应用，时钟节拍率越快，系统的额外开销就越大，从系统启动开始计数的时钟节拍数称为系统时间。RT-Thread 的时钟管理以时钟节拍为基础，时钟节拍是 RT-Thread 操作系统中最小的时钟单位。RT-Thread 的定时器提供两类定时器机制：单次触发定时器：这类定时器在启动后只会触发一次定时器事件，然后定时器自动停止。周期触发定时器：这类定时器会周期性的触发定时器事件，直到用户手动的停止定时器否则将永远持续执行下去。通常使用定时器定时回调函数（即超时函数），完成定时服务。用户根据自己对定时处理的实时性要求选择合适类型的定时器。内存管理内存是系统的重要资源，特别是对于资源紧张的嵌入式设备来说。RT-Thread将内存分为动态内存堆和静态内存池，对于动态内存的申请，RT-Thread提供小内存分配算法，slab算法和memheap算法。为了避免内存碎片，提高分配效率，RT-Thread还在.data段提供一个静态的内存池。设备管理和Linux驱动框架类似，RT-Thread也通过I/O设备模型框架对外设进行管理。I/O 设备管理层实现了对设备驱动程序的封装。应用程序通过 I/O 设备管理接口获得正确的设备驱动，然后通过这个设备驱动与底层 I/O 硬件设备进行数据交互。设备驱动程序的升级、更替不会对上层应用产生影响。这种方式使得设备的硬件操作相关的代码能够独立于应用程序而存在，双方只需关注各自的功能实现，从而降低了代码的耦合性、复杂性，提高了系统的可靠性。硬件抽象层硬件抽象层的主要作用是提升程序的可移植性。与ESC的数据交互，是EtherCAT从站MCU最为重要的功能。MCU通过PDI访问ESC的内存空间，读取寄存器和过程数据，因此，有必要对ESC的数据访问进行封装，封装的目的是保证在MCU应用层能够通过通用的接口实现对不同类型从站ESC，不同接口PDI的访问。关于硬件抽象层的封装，SOES实现了所有硬件访问相关函数：应用层协议EtherCAT从站的目标是能够支持各类应用层协议，这其中最主要的是COE协议和基于COE的各类行规。此外还需要支持FOE，EOE，SOE等协议。COE：CANopen over EtherCAT，EtherCAT协议在应用层支持CANopen协议，并作了相应的扩充，CoE协议完全遵从CANopen协议。COE协议十分核心且复杂，在此不作过多介绍。EOE：EtherNet over EtherCAT，该协议支持EtherCAT能分段传递标准的以太网数据报文，使得EtherCAT协议同样能支持TCP/IP、UDP/IP协议。SOE：Servo Drive over EtherCAT。SERCOS是世界首个应用于伺服控制的协议。EtherCAT协议在应用层接口上兼容了这个协议，简称为SOE。SERCOS应用层协议为主站设计了信息接口，可以通过配置EtherCAT过程数据报文，实现周期性传递伺服驱动器的数据。FOE：File Access over EtherCAT。该协议可以使用EtherCAT总线上传、下载固件，刷新从站的固件。并且可以通过命令行工具加载或存储文件。结合实际需求，COE和基于COE的行规协议CiA402等是必须实现的，FOE、EOE作为程序的扩展功能有必要实现，而SOE不是常用需求。动态PDO映射静态PDO映射是将PDO变量“写死”在从站中，对于实际应用场景是十分不友好的，例如某个机型的电机需要实时传输电机温度，但在另一个机型中不需要温度信息，如果使用静态PDO映射，为了提升传输效率，删除温度PDO，则需要修改代码，烧写固件，更新XML文件。这样会带来巨大的工作量。特别是基于CiA402的驱动器来说，经常要根据上位机软件的需求修改传输变量。动态PDO映射允许定制PDO以满足客户需求，TwinCAT和KPA studio等上位机软件都支持以勾选的形式动态配置PDO。为了使得上位机能够修改PDO assign，需要在xml中配置mandatory为false（SSC在EXCEL）中可以配置。动态PDO映射的基本原理是操作对象字典的0x1C12和0x1C13对象，这两个对象分别管理输出和输入的PDO映射。过程如下：将Ethercat状态机切换到PreOP状态，此状态可以用SDO来配置PDO映射；清除PDO指定对象的PDO映射对象，即设置0x1C12-00,与0x1C13-00为0；PDO映射对象无效，即对0x1600-0x1603/0x1A00-0x1A01的子索引设置为0；重新配置PDO映射内容；0x1600-01开始的是RxPDO内容，0x1A00-01开始的是TxPDO；设置PDO映射对象总数；写有效的PDO映射对象索引到PDO指定对象设置PDO指定对象的总个数，即将映射对象个数写入到1C12-00h和1C13-00h转换Ethercat状态机到安全操作以上，配置的PDO映射将有效。分布时钟EtherCAT各个从站得到帧后会进行处理或者转发，这需要一定的微小时间。但当需要经手的从站多，或者数据量大的时候，积少成多会导致较大的延迟，并且电缆线内信号传输也占有一定的延时时间。分步时钟可以使所有的EtherCAT设备使用相同的系统时间，从而控制各设备的任务的同步执行，支持分布式时钟的从站称为DC从站。为使各个从站的参考时钟达到绝对同步，主站会计算各个从站的偏移时间，这个值会写入对应从站的系统时间偏移寄存器。在从站端，分布时钟由ESC芯片实现，ESC为从站控制微处理器提供同步的中断信号和时钟信息，分布时钟单元可以产生两个同步信号SYNC0和SYNC1，用于给应用层提供中断或直接触发的输出数据更新。MCU可以通过ESC的中断信息和时间漂移寄存器的值更新本地系统时钟。分布时钟是从站的重要功能，SSC和SOES都实现了分布时钟，可以参考这两者的设计实现该功能。SDK目前从站代码开发主要有两种方式：基于现有的代码进行移植：目前对于成熟的ESC（ET1100、LAN9252、AX58100）都有比较成熟的解决方案。但移植仍然要求对代码较为熟悉，如果添加新功能较为困难，综合来看较为麻烦；基于从站软件生成：SSC，SOES和KPA都提供了对应的从站代码生成器，但是SSC是针对自己的的PIC32芯片的，仍然需要手动移植代码；SOES和KPA的从站软件都属于商用软件需要较高的授权费；因此通过一个SDK简化从站开发流程是有必要的，参考SOES的slave editor，SDK所需的功能如下：从站基本信息：允许通过界面添加XML的必要信息，例如vendor ID，product ID等；数据链路层配置，允许通过界面配置FMMU，SM同步管理器和邮箱；PDI的配置：允许通过界面配置PDI相关寄存器；PDO的配置：这是从站软件的核心，允许通过界面直接添加和管理PDO，由于PDO是从站最重要的功能，此功能将极大简化从站开发过程；代码生成和XML的生成。SOES的上位机软件从站性能从站响应时间从站响应时间是从站的性能指标，指从发送一帧数据，经过每个从站ESC的处理，到主站接收到这帧数据的时间。从站响应时间主要由硬件和网络结构，数据传输量决定，具体地：带宽：传输延时和带宽有关系，对于单个bit，从发送到确认，不考虑线路损耗的时间是（1/BandWidth）。假设EtherCAT网络的带宽是100Mbit/s，则每字节的传输延时是（1/100M）*8 = 80us；主站硬件延时：主站硬件同样存在延时，一般在几us左右；主站软件延时：主站软件一般会带来几微秒的延时，取决于主站的性能；从设备数量：每个MII/PHY接口的ESC会带来1us的延时，而EBUS接口的则只有0.3us；KPA studio的数据界面，在运行状态下可以查看从站响应时间。编辑于 2023-08-29 15:47・IP 属地浙江EtherCAT 总线驱动器赞同 2011 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录EtherCAT介绍工业以太网总线EtherCAT技

M110 EtherCAT从站核心板-广州致远电子股份有限公司

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EtherCAT从站开发入门-CSDN博客

EtherCAT从站开发入门

最新推荐文章于 2024-01-05 16:53:58 发布

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EtherCAT从站开发中，除了常见的ESC(FPGA IP)+DSP方案外，TI、瑞萨、英飞凌等芯片厂家也纷纷推出了集成ESC功能的芯片，本文介绍英飞凌XMC4800芯片的入门使用，并在后续文章中，基于英飞凌提供的从站例程，介绍EtherCAT基本原理和具体的代码实现过程。

一、软硬件环境

(1) XMC4800 Relax EtherCAT Kit开发板 (2)编程软件DAVE4.3.2 (3)测试主站Twincat v3.1

二、获取例程

从英飞凌官网下载开发板的例程: http://www.infineonic.org/document/detail/index/id-216122 解压后如下图所示：其中SSC目录下已经包含SSC5.1相关的源码。

三、导入工程

打开DAVE，File->Import导入之前下载的工程：

四、编译并下载

右键点击XMC4800_ECAT_Relax_EEP工程并选择Build Project，编译完后如下：点击工具栏上的Run或Debug按钮将工程下载到开发板。

五、使用Twincat3进行测试

将例程中的从站设备描述文件XMC4800_Relax.xml拷贝到Twincat3对应目录: C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT

打开Twincat3并新建工程，扫描设备：

扫描到从站后，就可以控制LED灯的亮灭，并检测到开发板上的按钮状态。

点亮LED1和LED3:

检测按钮状态：

六、一致性测试

使用ETG官方提供的一致性测试软件CTT对从站进行测试，结果如下：可见，从站可通过一致性测试。

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EtherCAT从站开发入门

EtherCAT从站开发中，除了常见的ESC(FPGA IP)+DSP方案外，TI、瑞萨、英飞凌等芯片厂家也纷纷推出了集成ESC功能的芯片，本文介绍英飞凌xmc4800芯片的入门使用过程，并在后续文章中，基于英飞凌提供的从站例程，介绍EtherCAT基本原理和具体的代码实现过程。一、软硬件环境...

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专栏目录

EtherCAT从站快速开发

02-14

简化XML生成，简化编程，快速入门

提供 XML快速生成器

简化编程Keil程序示例：

2个函数即可完成ESC的初始化及调用

EtherCAT从站控制芯片TMC8462、8461、8460

02-26

EtherCAT salve从站控制芯片 TMC8462、8461、8460EtherCAT的研发目标是将以太网应用于需要短暂数据更新时间（也称周期时间，≤100 µs）的自动化应用，且通信抖动小（为了实现精确同步，≤1 µs）、硬件成本更低。

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EtherCAT从站开发

caixf的博客

01-02

490

开发一个EtherCAT从站，并将从站连接到EtherCAT主站

贝福 EtherCAT 开发板应用手册

11-28

贝福 EtherCAT 开发板 EL9800 应用手册，解释说明了 EL9800如何使用的步骤

EtherCat 从站控制芯片

【EtherCAT实践篇】二、EtherCAT从站硬件设计实例_ethercat 廷华电子设计-CSDN博客

【EtherCAT实践篇】二、EtherCAT从站硬件设计实例

最新推荐文章于 2024-01-05 16:53:58 发布

廷华电子

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EtherCAT从站硬件设计框架【EtherCAT设计篇】一、EtherCAT从站硬件分析所示，采用ET1100+STM32方案。这里采用ET1100核心板+STM32底板两块板子方式，这样一来方便ET1100用于其他地方，二来方便更换不同方案（STM32/DSP）的底板，以扩展应用范围。

1、ET1100核心板

ET1100核心板主要参考《工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用》书籍及网上搜索的资料进行电路设计，主要包括：

1）ET100外围配置电路连接：这里采用SPI接口与STM32底板通讯。

2）基于PHY器件KS8721的MII接线

3）H1102隔离变压芯片及外围配置电路等

2、STM32底板

STM32底板用于实现与ET1100数据交换，这里采用SPI总线方式。此外，为验证EtherCAT通讯效果，输入上设计了16路拨码开关输入，一路滑动变阻器模拟输入；输出设计16路LED输出。

1）STM32最小系统：

2）系统电源输入及处理

3、EtherCAT从站硬件效果图

进行PCB打样制作实物，最终效果图如下：

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【EtherCAT实践篇】二、EtherCAT从站硬件设计实例

EtherCAT从站硬件设计框架【EtherCAT设计篇】一、EtherCAT从站硬件分析所示，采用ET1100+STM32方案。这里采用ET1100核心板+STM32底板两块板子方式，这样一来方便ET1100用于其他地方，二来方便更换不同方案（STM32/DSP）的底板，以扩展应用范围。1、ET1100核心板 ET1100核心板主要参考《工业以太网现场总线Ethe...

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专栏目录

EtherCAT ET1100 最小系统硬件原理图

11-16

基于ET1100的FB1111模块原理图

ET1100 倍福EtherCAT芯片原理图

11-10

倍福内部会员给出的ET1100的原理图，包括芯片的管脚定义，ET1100芯片外PHY芯片接线，E2ROM等，已经用于实际工程。

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EtherCat 从站控制芯片

weixin_46024116的博客

01-05

973

TI的ET1100原理图

10-22

ET1100 SPI EMIF原理图，PDI端口的具体定义。通过跳线选择接口类型。

EtherCAT开发技术

09-01

EtherCAT，基于f407.,EtherCAT 是一利1 应用于工厂向动化和| 流程向动化领域的实时工业以太网现场总线协议，是

业通信网络国际标准 IEC6 11 58 和 IEC6 1784 的组成部分。介绍了 : 实时工业以太网技术进

EtherCA丁系统组成原理、EtherCA丁协议、从站专用集成电路芯片 ETIIOO 、 ETllOO 从站硬件

计实例、EtherCAT 用于伺ßfÆ驱动器控制应用协议 CoE 利、SoE、 Windows XP 操作系统下 Ether

AT 主站驱动程序设计、基于微处理器的 EtherCAT 从站驱动程序设计和| 开发实例。

【EtherCAT实践篇】三、EtherCAT从站软件设计-IO口操作

zhandouhu的博客

01-27

8871

【EtherCAT分析】二、EtherCAT从站驱动程序分析已经给出了EtherCAT从站软件设计的基本框架，下面结合设计的EtherCAT从站硬件板子进行如程序设计。

1、STM32底层引脚及功能配置

主要完成RCC时钟，GPIO口、AD采样、SPI接口等配置。

1.1 GPIO口配置：16路拨码开关输入，16路LED输出

void GPIO_init(void)

{

...

【EtherCAT分析】一、EtherCAT从站硬件分析

zhandouhu的博客

11-03

1万+

1、EtherCAT从站控制芯片

EtherCAT从站控制芯片ESC是实现EtherCAT数据链路层协议的核心，它处理EtherCAT数据帧，并提供数据接口。从站控制器通常都有一个内部的DPRAM，并提供存取这些应用内存的接口范围：

1）串行SPI（串行外围接口）：主要用于数量较小的过程数据设备，如模拟量I/O模块、传感器、编码器和简单驱动等。该接口通常使用8位微控制器，如MCU芯片ST...

【EtherCAT分析】二、EtherCAT从站驱动程序分析

zhandouhu的博客

11-03

8591

EtherCAT从站采用ET1100+微控制器STM32，其中ET1100芯片负责完成EtherCAT数据帧的处理等链路层功能，是实现EtherCAT数据通讯的核心。而STM32是EtherCAT系统的应用层处理器，通过SPI总线与ET1100进行数据交换，并实现应用层控制协议。ET1100芯片功能已经固化在芯片内部，实际应用时只需设计相应的XML配置文件。因此在EtherCAT从站软...

（转载）STM32与LAN9252构建EtherCAT从站

xiahailong90的博客

02-27

9507

EtherCAT Technology Group | 联系方式。使用SSC，可以快速地构建EtherCAT从站代码，保证从站协议栈与最新的EtherCAT协议相匹配，同时还可以生成从站设备描述文件，这是一份XML文件，需要放在TwinCAT安装路径下的目录下，在使用TwinCAT对设备进行组态时需要使用。是EtherCAT从站设计过程中很重要的一个文件，关于从站设备传输多少数据，是否启用分布式时钟，PHY（LAN9252）与MCU之间如何通信等等重要数据都在这个描述文件中定义。

EtherCAT从站开发设计指南，总线远程IO篇

2301_79171935的博客

08-15

1081

EtherCAT是全球响应能力最高的工业以太网技术，广泛应用于工业自动化，本文从工程实践出发讲解设计EtherCAT从站

ethercat从站io输入输出模块，lan9252，stm32f407，提供原理图，源代码及相关资料

m0_67369596的博客

02-28

978

ethercat从站io输入输出模块，lan9252，stm32f407，提供原理图，源代码及相关资料

编号:41419628426794133博文丽娜

ET1100移植到LAN9252

02-10

LAN9252是一款带有双集成以太网PHY的2/3端口EtherCAT®从控制器，每个以太网PHY包含一个全双工TX收发器并

支持100 Mbps（100BASE-TX）操作。LAN9252支持HP Auto-MDIX，允许使用直连或交叉LAN电缆。100BASE-FX通

过外部光纤收发器来获得支持。通过额外的MII端口连接到外部PHY，该器件也可配置为3端口从器件。作为一个三通阀

门支持菊花链拓扑或连接到另一个LAN9252以构成4端口解决方案。

本文档旨在提供将采用Beckhoff ET1100的设计移植到Microchip LAN9252的转换细节。

工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用

11-06

EtherCAT是一种应用于工厂自动化和流程自动化领域的实时工业以太网现场总线协议，是工业通信网络国际标准IEC61158和IEC61784的组成部分。《工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用》介绍了：实时工业以太网技术进展、EtherCAT系统组成原理、EtherCAT协议、从站专用集成电路芯片ET1100、ET1100从站硬件设计实例、EtherCAT用于伺服驱动器控制应用协议CoE和SoE、Windows XP操作系统下EtherCAT主站驱动程序设计、基于微处理器的EtherCAT从站驱动程序设计和开发实例。, 《工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用》可作为工业自动化和计算机控制专业研究生教材或教学参考书，亦可作为EtherCAT协议开发技术人员的工具书。

EtherCAT从站控制芯片TMC8462、8461、8460

02-26

EtherCATET1100.rar_ET1100 datasheet_EtherCATET1100_EtherCATET110

07-14

EtherCAT芯片ET1100详细开发手册，开发EtherCAT必备资料

STM32和ET1100的程序.zip

05-31

STM32和ET1100的程序压缩包，上传仅供参考，有问题请留言

信捷PLC-EtherCat轴控制-三轴运动系统-光纤掩膜版走点

03-09

类型：信捷PLC实例程序语言：梯形图内容：信捷PLC使用EtherCat总线控制X\Y\Z三轴进行运动，实现多点位按坐标周期性重复运动。行业：光纤掩膜激光打点

EtherCAT设备描述文件工具及文件.rar

10-24

其中包括ETG规定的EtherCAT的设备描述的文件的标准文档，内详细介绍了xml的约定和规程；还包括了xml设备的格式检查文件，这个方便了用户自己检查编辑xml格式出错不能被正确识别的问题；其中还包括了，双轴402的实例...

【EtherCAT理论篇】二、EtherCAT工作原理

EtherCAT有开源库可以在windows上用的吗？ - 知乎

EtherCAT有开源库可以在windows上用的吗？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册自动化C / C++CAN总线开放式 IEC 61131 控制系统设计（书籍）EtherCAT有开源库可以在windows上用的吗？关注者12被浏览48,476关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享3 个回答默认排序唐家二少关注这个我来简单回答一下,ethercat的开源主站有IGH，SOEM两种,前者是linux平台,后者都兼容,想再win上使用有很多限制，因为ethercat设计的目的就是工业总线，里面主要有PDO和SDO两种类型的数据，前者需要固定的定是周期发送或者接受数据,广泛的是1ms的周期，想想win下怎么能做到固定1ms定时周期呢？我曾经测试过，及时是用多媒体定时器或者说用优先级最高的线程自己做定时器，跑1个小时都有那么几次超过15.6ms的周期，这个时候ethercat接的从站就会超时报警,除非你在win下安装收费插件比如intime,rtx,kithara等，但是这几个授权都很贵，SDK就是几十万，然后每一份授权还要千把块钱发布于 2020-04-02 12:00赞同 23添加评论分享收藏喜欢收起dingdong 关注搜索一下多好，答案现成不用问吧。下面转给你(转)/********************************************************************** * EtherCAT主站对PHY有要求？ * 说明： * 之前常听说EtherCAT主站对PHY有特殊的要求，于是找点资料确认一下，结论 * 是没有什么特殊的要求，另外就是EtherCAT和CANOpen类似通过配置文件进行 * 功能配置。 * * 2018-11-30 深圳宝安西乡曾剑锋 *********************************************************************/一、参考文档： 1. EtherCAT https://en.wikipedia.org/wiki/EtherCAT 2. EtherCAT主站开发经验——基于X86或ARM https://jingyan.baidu.com/article/6181c3e0844e7d152ef15332.html二、Ethernet和EtherCAT在7层网络（ISO/OSI Reference Model）架构上的区别： 1. The TCP/IP Stack shown is not needed for typical fieldbus devices. 2. EtherCAT master can access all data including name and data types of an EtherCAT slave without complex tools. 3. EtherCAT uses Standard Ethernet (IEEE 802.3 - Ethernet MAC and PHY) without modifications.三、 Device Profiles： The device profiles describe the application parameters and functional behavior of the devices, i发布于 2020-03-13 07:20赞同 4添加评论分享收藏喜欢收起

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