本文關鍵詞：EtherCAT從站的設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著控制、計算機、通信和網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展,開放式體系結構、網(wǎng)絡化、高可靠性、復合化、多軸聯(lián)動化成為數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。Ether CAT以其開放性好、拓撲結構靈活、可靠性高等特點,受到了數(shù)控生產(chǎn)廠商的廣泛關注。高檔數(shù)控國家工程研究中心作為一家專門從事數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)的實體,在國家科技重大專項“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”的支持下,對Ether CAT在數(shù)控系統(tǒng)中的應用進行了深入的研究。論文以該項目為依托,針對數(shù)控系統(tǒng)中的IO控制、A/D轉換等功能設計實現(xiàn)了Ether CAT從站解決方案。本章首先根據(jù)EtherCAT協(xié)議參考模型從各個層次出發(fā)對Ether CAT協(xié)議及相關理論的進行了分析;其次分析了EtherCAT的從站組成,比較了ESC的兩種實現(xiàn)方案,研究了ESC的技術特點;第三,使用模塊化設計思想,圍繞STM32和ET1100兩個核心芯片構造了從站硬件平臺,并對開發(fā)過程中所涉及到的接口設計進行了著重介紹和分析;第四,采用層次化的軟件設計思想設計實現(xiàn)了底層硬件驅動、EtherCAT協(xié)議棧和應用層軟件,使用矩陣結構設計實現(xiàn)了Co E對象字典,并實現(xiàn)了SDO上傳/下載請求服務;最后,搭建了Ether CAT系統(tǒng)平臺對Ether CAT從站系統(tǒng)的軟硬件基本功能、可擴展性、SDO服務進行了驗證,并通過編寫PLC控制程序完成了對EtherCAT IO從站的應用測試。采用模塊化的設計方式能夠有效改善硬件開發(fā)質(zhì)量、加快開發(fā)速度;采用層次化的設計方式能夠有效降低系統(tǒng)耦合,提高系統(tǒng)的可移植性和可擴展性。
【關鍵詞】：EtherCAT從站 STM32 EtherCAT 協(xié)議軟件 CoE
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(沈陽計算技術研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景11
• 1.2 課題來源11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 本文組織結構15
• 1.5 本章小結15-16
• 第二章 EtherCAT協(xié)議及相關理論的研究16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 EtherCAT運行原理16-17
• 2.3 EtherCAT物理層17
• 2.4 EtherCAT數(shù)據(jù)鏈路層17-22
• 2.4.1 EtherCAT數(shù)據(jù)幀17-19
• 2.4.2 報文尋址和通信服務19-21
• 2.4.4 EtherCAT通信模式21-22
• 2.5 EtherCAT應用層22-23
• 2.5.1 EtherCAT狀態(tài)機22
• 2.5.2 EtherCAT應用層協(xié)議22-23
• 2.6 EtherCAT從站23-28
• 2.6.1 EtherCAT從站分類23-24
• 2.6.2 ESC實現(xiàn)方案和技術特點24-26
• 2.6.3 從站存儲空間26-28
• 2.7 本章小結28-29
• 第三章 EtherCAT從站硬件設計29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 ESC模塊設計29-31
• 3.2.1 ESC模塊重要接口29-30
• 3.2.2 ESC接口設計30-31
• 3.3 STM模塊31-33
• 3.3.1 STM32芯片31-32
• 3.3.2 STM模塊接口設計32-33
• 3.4 模塊間接口設計33-34
• 3.4.1 FSMC機制33-34
• 3.4.2 FSMC和PDI接口設計34
• 3.5 本章小結34-35
• 第四章 EtherCAT從站軟件設計35-56
• 4.1 引言35
• 4.2 工具鏈和硬件配置35-36
• 4.3 ESC軟件設計36-37
• 4.4 微處理器軟件總體設計37-39
• 4.5 驅動程序設計39-42
• 4.5.1 FSMC驅動設計39-40
• 4.5.2 USART驅動設計40-42
• 4.6 EtherCAT協(xié)議棧設計42-50
• 4.6.1 EtherCAT狀態(tài)機設計42-45
• 4.6.2 從站周期性數(shù)據(jù)處理45-46
• 4.6.3 從站非周期性數(shù)據(jù)處理46-50
• 4.7 EtherCAT應用層設計50-55
• 4.7.1 Co E設計50-55
• 4.8 本章小結55-56
• 第五章 EtherCAT主從站平臺搭建及測試56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 測試平臺搭建56-57
• 5.3 從站基本功能測試57-58
• 5.4 EtherCAT從站狀態(tài)機測試58-61
• 5.5 過程數(shù)據(jù)通信測試61-62
• 5.6 丟包率和出錯率測試62-63
• 5.7 SDO服務測試63-64
• 5.8 IO從站測試64-66
• 5.9 本章小節(jié)66-67
• 結束語67-68
• 參考文獻68-70
• 發(fā)表文章70-71
• 致謝71

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本文編號：486092