EtherCAT

ID:94349 · 發表于 2015-11-2 14:31

EtherCAT

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)
EtherCAT協議數據直接使用以太網數據幀傳輸,數據幀類型為0x88A4，采用主從結構，和IP協議處于一個級別（IP協議以太網數據幀類型為0x0800），當然在需要路由的情況下可以借用IP/UDP。
在EtherCAT網絡中，當資料幀通過EtherCAT節點時，節點會復制資料，再傳送到下一個節點，同時識別對應此節點的資料，則會進行對應的處理，若節點需要送出資料，也會在傳送到下一個節點的資料中插入要送出的資料[2] 。每個節點接收及傳送資料的時間少于1微秒，一般而言只用一個幀的資料就可以供所有的網絡上的節點傳送及接收資料。此處有EtherCAT網絡傳送原理的動畫。
EtherCAT的周期時間短，是因從站的微處理器不需處理以太網的封包。所有程序資料都是由從站控制器的硬件來處理。此特性再配合EtherCAT的機能原理，使得EtherCAT可以成為高性能的分散式I/O系統：包含一千個分散式數位輸入/輸出的程序資料交換只需30us[2]，相當于在100Mbit/s的以太網傳輸125個字節的資料。讀寫一百個伺服軸的系統可以以10 kHz的速率更新，一般的更新速率約為1–30 kHz，但也可以使用較低的更新速率，以避免太頻繁的直接內存存取影響主站個人電腦的運作。
EtherCAT主站可以用軟件，在標準的以太網媒體接入控制器中實現。許多供應商有提供在不同操作系統下的程式碼，也有許多開源軟件或共享軟件。EtherCAT從站需要特殊的EtherCAT從站控制器，才能實現飛速傳輸（processing on the fly）的技術。EtherCAT從站控制器可以用FPGA來實現，且已有現成的代碼，此控制器也可以用ASIC來實現。
EtherCAT不需要通過交換機就可以建立通訊，因而產生一個純粹的EtherCAT系統。
EtherCAT技術突破了其他以太網解決方案的系統限制：通過該項技術，無需接收以太網數據包，將其解碼，之后再將過程數據復制到各個設備。EtherCAT從站設備在報文經過其節點時讀取相應的編址數據，同樣，輸入數據也是在報文經過時插入至報文中（參見圖2）。整個過程中，報文只有幾納秒的時間延遲。