基于ethercat的主站通信控制器设计new

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1、分类号：UDC：密级：学校代号：11845学号：2111004098广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)基于EtherOAT的主站通信控制器设计张磊指导教师姓名、职称：丝婆塾援学科(专业)或领域名称：捡测整苤皇自动丝苤量学生所属学院：自动丝堂瞳论文答辩日期：2Q!墨生鱼月!旦ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceDesignofthemastercommunicationcontrollerbasedonEtherC嗯MA．C

2、andidate：ZhangLeiSupervisor：Prof．BaoHongJune2013SchoolofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006摘要摘要实时工业以太网相比传统的现场总线因其传输速度快、数据容量大、实时性和可靠性高等特点，在工业控制领域得到了广泛应用，其中EtherCAT是一种典型的实时工业以太网总线技术。通过自主设计基于EtherCAT的主站通信控制器，将EtherCAT技术引入到机床数控系统(CNC)，实现数控系统和多个伺服驱动器之间的高

3、速、实时数据通信。本课题的研究对EtherCAT技术在我国制造领域的应用产生积极的影响和推动作用。主要研究内容如下：探讨课题研究的背景以及实时工业以太网的特点，通过对常用实时工业以太网的性能对比分析，指出EtherCAT总线的优势及目前EtherCAT总线在国内外的研究与应用现状。研究EtherCAT总线技术，深入探讨EtherCAT总线协议，包括系统结构、数据帧结构、寻址方式、分布时钟、通信模式、状态机和应用层协议。分析系统整体结构，设计EtherCAT主站通讯控制器的硬件电路，详述各个功能模块的关键技术和硬件原理图设计，完成高可靠性的硬件电路设计和开发。在软件设计方面，提

4、出基于Xenomai／Linux双内核实时系统的解决方案，实现嵌入式Linux的实时性；利用RTnet构建具有实时网络的Linux系统，在此系统上开发EtherCAT协议栈，实现EtherCAT主站通信控制器的初始化、CNC控制器与EtherCAT从站通信链路的建立及EtherCAT数据帧发送与接收等功能；实现了双口RAM协议来完成EtherCAT主站与CNC的通信。构建系统测试平台，使用诺信数控的CNC系统SDS9．6CNCH和SANYO伺服系统，对EtherCAT主站通信控制器进行系统测试，包括实时性、同步性、可靠性和一致性。测试结果表明：本课题自主开发的EtherCAT

5、通信控制器，符合EtherCAT协议规程，满足系统需求。关键词：以太网：数控系统；EtherCAT；实时网络；通信模块ABSTRACTComparedtotraditionalfieldbus，real．timeindustrialEthernethasbeenwidelyappliedinthefeldofindustrialcontrol，owingtoitsfasttransfer,datacapacity,real—timeandhighreliability．ThroughtIndependentdesigningofEtherCATmastercommunicat

6、ioncontroller,EtherCATtechnologywasintroducedintotheCNCsystem(CNC)‘torealizenumericalcontrolsystemsandservos’Shigh-speed，real-timedatacommunication．TheresearchprojectshaveapositiveimpactandpromoteofEtherCATtechnologyinourmanufacturing．Themaincontentsareasfollows：Exploretheresearchbackground

7、andthecharacteristicsofthereal-timeindustrialEthemet，pointedouttheadvantageoftheEtherCAT’Sresearchandapplicationathomeandabroadbycompared．StudytheEtherCATtechnology,depthresearchtheEtherCATprotocol，whichincludesvstemarchitecture，dataframestructure，addres