信邁ethercat主站 FPGA高實時帶加密實作32軸
性能優勢
- 更快的循環周期，可以達到31.25us
- 更低的抖動，抖動時間小于0.004us
- 同步性能好，主站和各個從站裝置可以達到遠小于1us的時鐘同步精度（4軸實測50ns）
性能對比：
更多性能對比總結：
針對EtherCAT的數控系統的實作,提出了一種基于EtherCAT技術的實時通信及DSP控制的可行系統方案,建構了EtherCAT主站網絡結構,并重點分析了EtherCAT主站的狀态機、分布時鐘、CoE協定。
本實驗使用AM57x開發闆、Linux-4.4.19核心，提供基于EtherCAT協定控制伺服驅動器，驅動伺服電機運轉的方法。
實驗硬體：
評估闆： 信邁 XM5728-IDK-V3
伺服驅動器 SAN YO RS2A03A0KA4W00
伺服電機——SANYO R2AA08075FXH00W 實驗 軟體 EC Master V2.9 Linux_armv6 vfp eabihf Eval.tar.gz 例程源碼壓縮包
EC-Engineer （免費試用版，會定期更新，路徑為：CD光牒資料\Tools\Windows）
核心 版本 Linux 4.4.19
為什麼EtherCAT如此受歡迎？
EtherCAT（用于控制自動化技術的以太網）是Beckhoff在2003年開發EtherCAT（用于控制自動化技術的以太網）是Beckhoff在2003年開發的實時以太網網絡。開放标準現在由EtherCAT技術組（ETG）管理，其中TRINAMICMotionControl是其成員之一。Beckhoff的原始代碼保持不變，允許裝置使用主/從原理互相通信-允許快速和動态的通信結構。由于資料使用與以太網相同的格式，是以可以直接連接配接到以太網。不需要特定的路由器或交換機。
其次，這是一個廣泛采用的開放标準。越來越多的裝置正在通過現場總線或無線連接配接-而EtherCAT是這樣做的首選技術之一。這意味着您可以通過使用Beckhoff的EtherCAT-IP在同一接口上進行多種産品的選擇。
第三，它的建構持續。使用成熟的以太網電纜，EtherCAT端子可以在-25°C至+60°C的溫度範圍内工作，而Trinamic的EtherCAT運動控制器甚至可以滿足-40°C至125°C的汽車級溫度規格。
投資符合EtherCAT标準的産品意味着投資未來-這就是為什麼TRINAMICMotionControl開發易于使用的帶EtherCAT協定棧的電機和運動控制IC産品的原因。
EtherCAT的主/從原理
EtherCAT主站通常作為具有以太網MAC的标準或嵌入式計算機的軟體解決方案實施。隻有主站可以主動建立包含每幀高達1518位元組資料的EtherCAT幀的包，并将其下行發送到從站。除了諸如SOEM（簡易開放式EtherCAT主站）之類的開放式EtherCAT主站實施之外，100多家公司提供各種通用或專用主站EtherCAT産品。
除了标準的以太網裝置之外，EtherCAT從站可以在非常緊湊的時間要求下即時處理幀-它們讀取資料并将它們自己的資訊添加到同一幀。這樣做需要EtherCAT從站控制器中的專用硬體。簡單的從裝置不需要額外的微控制器，而更複雜的裝置需要處理器來處理協定和應用程式代碼。EtherCAT™過程架構的獨特方式使其成為最快的工業以太網技術;沒有其他技術可以提高EtherCAT的帶寬使用率或相應的性能。
功能原理
EtherCAT主站寫入一個封包并将其發送到所有從站的下遊。當資料通過網絡中的每個節點時，從裝置讀取幀并向其添加資料，同時檢查是否有另一個從裝置進一步位于流的下遊。如果網段中的最後一個節點檢測到一個開放端口，它立即知道沒有更多的裝置發送這些封包。相反，從站将按照預定義的拓撲将該封包傳回給EtherCAT主站。
由于資料是即時處理的，當從機讀取或添加資料到幀時，幀不會停止移動。隻有硬體傳播延遲時間會延遲資料，接收幀和傳輸幀之間的端口到端口延遲為1μs。一般來說，在主機發送和接收使用以太網技術的全雙工電報之間隻有幾個毫秒的延遲。
一個單一的封包可以用來傳遞整個網絡需要處理的所有資料-如果資料不是太大的話。換句話說，EtherCAT主站無需為網絡中的每個從站建立新的軟體包，進而節省了時間并消除了對集中式I/O的需求。
此外，每個EtherCAT從站都通過硬體進行通信，而不是軟體。這為實時關鍵任務留下了更多的計算能力，并確定了穩定的性能，并與網絡中所有其他EtherCAT裝置完全相容。當網絡僅由EtherCAT裝置組成時，也不需要交換機，這意味着沒有額外的時間延遲并且沒有額外的成本來設定基礎設施。
拓撲
EtherCAT基于以太網的實體層。資料報可以使用全雙工傳輸，這意味着連接配接是通過一個帶有緩沖器的交換機在每個端口進行的。通過具有一個，兩個或更多端口的EtherCAT從站裝置，各種拓撲結構都是可能的，例如簡單的線路，星形或樹狀拓撲結構。一個單一的EtherCAT網絡可以支援多達65,535個裝置，而不會限制拓撲結構。
由于實體層是以太網，是以不需要特殊電纜，也不需要交叉。這意味着您将不需要網格中心的額外連接配接，如圖所示。建立此電纜備援可最大限度地降低故障風險。
如果有下遊裝置并且打開或關閉相應的端口，則網絡段或分支中的每個EtherCAT從站控制器都會自動進行檢測。鍊中的最後一個裝置通過關閉其端口将資料包傳回給發送方-所有其他接收傳回到主方的幀的從伺服器都将忽略它并簡單地讓它通過。
同步
無論何時分布式應用程式需要及時同步操作，如幾個伺服軸完全同時啟動或停止，EtherCAT的分布式時鐘系統即可發揮作用。
分布式時鐘機制同步所有從裝置的時鐘，導緻偏差小于1μs。這些同步時鐘産生的網絡軸同步至微秒，即使通信周期抖動增加，抖動也非常低。
實際控制案例分享：
另外，我們還提供am5728+fpga ethercat解決方案。它比純linux實作具有實時性更快更強的特點。
性能優勢
- 更快的循環周期，可以達到31.25us
- 更低的抖動，抖動時間小于0.004us
- 同步性能好，主站和各個從站裝置可以達到遠小于1us的時鐘同步精度（4軸實測50ns）