面向测试应用的EtherCAT主站开发

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1、硕士学位论文面向测试应用的EtherCAT主站开发ADEVELOPMENTOFETHERCATMASTERSTATIONFORMEASUREMENTAPPLICATION马飞扬哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP393.1学校代码：10213国际图书分类号：681.3密级：公开工学硕士学位论文面向测试应用的EtherCAT主站开发硕士研究生马飞扬：导师刘兆庆：副教授申请学位工学硕士：学科、专业仪器科学与技术：所在单位电气工程及自动化：学院答辩日期20：18年6月授予学位单位哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:T

2、P393.1U.D.C.:681.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringADEVELOPMENTOFETHERCATMASTERSTATIONFORMEASUREMENTAPPLICATIONCandidate：MaFeiyangSupervisor：Prof.LiuZhaoqingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：School

3、ofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着信息技术的不断发展，以太网技术凭借在通用性、灵活性和拓扑结构上的优点取代传统测试总线，被广泛应用到自动测试系统中。尽管网络化测试技术在与传统测试总线比较中具有明显优势，但因为网络技术本身的缺陷和系统架构层面的不足之处导致诸多系统测试中的问题，如链路的同步性和实时性。工业实时以太网EtherCAT

4、总线技术因具有更高的带宽、更好的实时性、更低的传输延迟和更佳的网络兼容性等特点，可以实现测试系统在实时性能和同步性能方面的改进提高，另外EtherCAT技术支持线型网络拓扑结构，相较于星型等其他结构所需线缆相对减少，降低了测试系统的设计成本。本文在总结当前测试系统新需求的基础上，结合实际EtherCAT系统性能测试结果，分析了EtherCAT技术应用于自动测试系统的可行性，并基于XilinxZynq-7000开发平台提出并比较了两种嵌入式EtherCAT主站的实现方案，以易于实现与系统性能优化为评价标准，设计了一种由系统PL、PS部分

5、相互配合实现测试应用的EtherCAT主站的方案框架。然后分析EtherCAT嵌入式主站功能，将主站实现所需功能在系统层面上进行软硬件功能划分和详细设计介绍。基于IEEE1588网络同步协议扩展了系统与外部高精度时钟同步功能，设计相应的接口与扩展实现模块，添加物理硬件支持并编写了对应的驱动程序，然后对系统测试应用程序的编写进行简要说明。最后，本文设计实验对嵌入式EtherCAT主站进行了功能和性能两方面的测试，验证了该系统主站设计的合理性和运行的可行性。实验结果分析表明，课题所设计EtherCAT主站运行稳定通信功能使用正常，系统的带

6、宽值、同步性能和实时性能优异，满足测试用主站的性能要求。关键词：测试应用；EtherCAT主站；Zynq-7000-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNowadays,withthecontinuousdevelopmentofinformationtechnology,Ethernettechnologyhasreplacedthetraditionaltestbus,andiswidelyusedinautomatictestsystemsbecauseofitsadvantagesinversatility,fl

7、exibility,andtopology.Althoughcomparedwiththetraditionaltestbus,thenetworkedtesttechnologyhasobviousadvantages,itstillcausesmanysystemtestapplicationproblemssuchassynchronizationandreal-timeperformanceduetothedefectsofthenetworktechnologyitselfandthelackofsystemarchitec

8、ture.Asoneofthereal-timeindustrialEthernet,EtherCATbustechnologyhasadvantagesinhigherbandwidth,betterreal-time