EtherCAT主站开发-含ZedBoard测试数据对比 本文从四个角度描述：一、EtherCAT主站的基本要求；二、EtherCAT主站常见配置；三、对EtherCAT主站开发方案供应商的要求；四、KPA主站方案在ZedBoard的测试结果（Xenomai和Linux Rt-Preempt）。 一、EtherCAT主站的基本要求
硬件上：唯一一个硬件的要求就是要有NIC（网络接口控制器，全双工通讯的00 MBit/s）
软件上：一个实时运行环境，用来驱动网络中的从站。
编程软件：可选IEC61131-3编程环境（如3S的 CoDeSys以及KW的Multiprog等）或者用户自定义软件
二、EtherCAT主站常见配置
EtherCAT主站设备供应商一般需要给用户提供：ENI文件以及EtherCAT主站配置工具；而EtherCAT从站设备供应商应该提供的是ESI文件。 智能电力电容器1.EtherCAT Network Information File (ENI) :ENI文件描述了网络拓扑结构、每个设备的初始化命令、需要周期发送的命令。ENI文件是给主站用的，主站会根据这个文件里面的命令来发送给从站。每个EtherCAT主站需要配备ENI文件。
2. EtherCAT Slave Information(ESI)：每个EtherCAT设备须随货给用户一个ESI文件，一般是.xml格式。ESI 文件是配置工具在离线模式下用来编译网络信息ENI的（比如过程数据结构，同步命令等）
3.EtherCAT主站配置工具：一般EtherCAT主站设备供应商需要为用户提供免费的配置软件+编程软件+ENI
文件。主站配置工具要求具备如下功能：加载从站ESI文件，创建/加载主站ENI文件；扫描EtherCAT网
络拓扑结构；初始化；设置分布时钟；在线通过CoE修改SDO参数；IPDO上传等等。
三、对EtherCAT主站开发方案供应商的要求
主站开发一般会选择以下两种方式（买现成的硬件方案除外）：
1、选用免费的开源代码
2、采用第三方商业版代码
扫描探针
一般在作前期开发调研时，大家最关心的是费用、研发时间、技术服务、不同供应商的性能如何等，在综合
评估下，会选定一个开发方案：自己开发硬件还是采用现成的硬件方案？自己开发的话，EtherCAT部面分
tokyo hot n0643自己写代码，还是用商业版的方案？用商业版的方案，应该选哪家的？
下先假设大家自己开发硬件的情况下，对选开源还是选商业版方案提供了一个简单的对比表
两者的区别：
开源商业版
费用情况免费开发包MDK收费，主站授权收费。
不同供应商，价格不太一样
工作量 硬件MCU平台的EtherCAT移植；打棉机
操作系统的移植：如NIC Driver，OSAL部分等；
开发供给最终用户使用的EtherCAT配置软件；
IEC61131-3相关（可选项）：将EtherCAT配置工具集成到编程软件、eCLR
与IO Driver的集成等
性能优化：如实现同步时间达到100微秒或200微秒等、实现CPU负载不
高于50%等。
研发时间目前真正开源的代码是ETG的
ET9300，如果开发最基本最简单的
EtherCAT从站是没有问题的，如果需要
完成以上全部工作量，则难度明显加大。
如果只是1人全部投入研发，要保证实现
较小的时间同步，CPU性能优化等，在
EtherCAT协议的开发和测试工作量不低
于4-6个月。
（当然，每个厂家对主站的性能要求不
同，也会影响开发时间）商业版开发方案一般完成以上所有工作量的开发，而且完成了测试。因此可以直接移植，如果1人全部投入研发，就只是EtherCAT 协议部分的开发和测试可以在1-2周内完成。
（当然，每个厂家对主站的性能要求不同，也会影响开发时间）
扩展服务如：多主站、运动控制库等无扩展服务可选可选特殊应用的服务：OEM或者
标准插件
性能评估无现成的方案和参考，难以评估可以申请免费试用，准确评估
升级服务无一般含一年免费升级
技术支持无一般含一年免费技术支持
EtherCAT主站应保证了所有EtherCAT技术优势的实现，比如实现操作、特别是极短的循环时间、最小的成本实现最优的性能等优势。要求提供了方便的接口可以直接移植到不同的操作系统和硬件平台。
EtherCAT主站开发应支持EtherCAT Network Information格式，它的宗旨在于将EtherCAT技术应用得更全面更高效。协议栈完全按照ETG规范开发，采用ANSI “C”，遵从技术要求。KPA EtherCAT主站在最短的执行时间、最小的内存占用上做了很多的优化，以达到实时操作和而且在不同硬件平台行利用嵌入式系统的要求。
EtherCAT主站开发一般需要前期的开发包MDK，从而使研发工程师可以直接通过配置主站的功能来实现开发。MDK一般需要提供这些工具以便提高开发效率：
EtherCAT Studio 配置和诊断工具是通过远程过程调用服务（RPC）来连接主站。
下面从测试工具、操作系统/硬件平台、开发架构、应用层、mailbox服务、测试数据等方面举例说明。
开发人员常用的配置/诊断工具：
功能对比工具允许将Studio 中有效的工程与其它来自文件的工程进行对比。不同处可以使用用户自定义的颜和属性进行高亮显示。
过程镜像观察器可以显示内存中输入/输出变量的分配。
从站至从站通信允许以过程镜像中输入-输出矩阵的方式进行从站的逻辑通信，而非使用实际的线缆连接。
采样率编辑器允许特殊的FSoE 设备分配I/O 数据至不同的帧。
诊断：
诊断扫描器允许扫描EtherCAT 网络和执行诊断命令以隔离有问题的从站和连接问题。
拓扑观察器显示EtherCAT 从站和连接的结构和状态。
诊断轨迹用于将消息根据类别，如错误、警告和通知进行归类排序，并尽可能的显示原因和推荐方案。
数据和帧记录器（如下图）：数据记录器：
帧记录器：
PDO
100us 平行于300us螺蛳剪尾机
-周期帧发送；-周期帧接收
SDO
-非周期帧发送；-非周期帧接收
另外，大家需要重点考虑的是硬件平台/供应商以及操作系统。常见的选择范围如下：
1) Altera / Cyclone V
2) ARM / ARM
3) Freescale / PowerPC
4) Intel / x86
5) Xilinx / Zynq Vivado
Windows®
注意:OnTime RTOS-32, PikeOS (partly), RTAI with RTnet已经移植。可以另外咨询最新情况。
另外可以了解一下EtherCAT开发架构：
EtherCAT主站协议栈采用模块化的架构，可以实现每个特殊的项目应用。它使得主站可以自由扩展以适应不同大小的应用程序、可以移植不同的操作系统和
各种各样的硬件平台。它允许每个模块单独定制化或者二次开发，而且不会破坏其他模块的完整性。EtherCAT主站协议栈的模块是根据下图中显示的不同层结构来分组的。所以，所有的功能都很清晰的单独列出：
Application Layer应用层
应用层负责与各种不同的编程/配置环境交互，负责与不同的应用或设备交互。它包括并且：
●确保在应用或过程任务端顺利访问主站功能函数
●允许与主站通过Remote Procedure Calls服务交互，提供了TCP/IP以及UDP连接，比如：通过UDP与
从站设备进行mailbox相关的通讯
EtherCAT开发中几个关键模块的定义和要求：
MAILBOX MODULE邮箱服务
EtherCAT主站核心mailbox模块利用不同的协议处理服务数据对象（SDP），数据传输以及数据交换。KPA MDK 主站要求完全支持符合EtherCAT标准的以下协议：
●CAN application protocol over EtherCAT (CoE)
●Ethernet over EtherCAT (EoE)
●Servo Profile over EtherCAT (SoE)
●File Access over EtherCAT (FoE)
●Vendor specific Profile over EtherCAT (VoE)
●ADS over EtherCAT (AoE)
PROCESS IMAGE MODULE过程映像模块
Process Image 过程映像的地址是由EtherCAT network information (ENI) 文件提出的，它由配置工具自动生成。从控制/过程任务访问过程映像是由主站接口执行的。
>程控步进衰减器系统
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