FPGA設計EtherCAT主站的方法和常見問題
[導讀]作者從事EtherCAT等實時工業(yè)網(wǎng)絡及運控產(chǎn)品的開發(fā)多年。基于FPGA的EtherCAT主站，是不少公司的明智選擇。無論是實時性，靈活性，還是性價比均可有很好的保證。一、基于FPGA的EtherCAT主站的設計方法FPGA模塊主要分為五部分：初始化、狀態(tài)機、PDO、SDO、同步...
作者從事EtherCAT等實時工業(yè)網(wǎng)絡及運控產(chǎn)品的開發(fā)多年?；贔PGA的EtherCAT主站，是不少公司的明智選擇。無論是實時性，靈活性，還是性價比均可有很好的保證。
一、基于FPGA的EtherCAT主站的設計方法
FPGA模塊主要分為五部分：初始化、狀態(tài)機、PDO、SDO、同步。
1）初始化模塊
初始化主要工作是搜集網(wǎng)絡拓撲結構、搜集各個節(jié)點的信息內容、初始化各個節(jié)點的時間系統(tǒng)與初始同步。
2）狀態(tài)機模塊
該模塊主要實現(xiàn)各個節(jié)點的狀態(tài)機轉化。
INIT->預運行->安全運行->運行
該模塊實現(xiàn)PDO數(shù)據(jù)的準備、發(fā)送、接收。
4）SDO模塊
該模塊實現(xiàn)SDO數(shù)據(jù)的準備、發(fā)送、接收。
5）同步
該模塊實現(xiàn)動態(tài)時間同步。
將以上五個模塊設計完成，加上與ARM/DSP/CPU通信的通信接口，以及與運控相關的模塊（模擬量、IO、手輪等），即可實現(xiàn)整個設計。
二、基于FPGA的EtherCAT主站的常見問題
1）初始化模塊中，訪問節(jié)點EEPROM的方式理解比較繞
2）狀態(tài)機轉移中，出現(xiàn)轉移不成功，記得讀取節(jié)點0x134寄存器，查看錯誤代碼，根據(jù)錯誤代碼來查看具體不能轉移成功的原因。
這里，會出現(xiàn)林林總總的原因，只要對照手冊，基本都能解決。
這里，也是整個主站設計中，比較耗時間的問題之一。
3）PDO模塊中，部分廠家對設置尋址和邏輯尋址有特殊要求，需要注意。
4）SDO模塊中，部分廠家支持FMMU來進行數(shù)據(jù)訪問，部分廠家僅支持寄存器來進行數(shù)據(jù)訪問。
5）同步模塊中，出現(xiàn)從站之間的同步問題，主站和從站之間的同步問題，出現(xiàn)產(chǎn)品應用與主站之間的同步問題。
關于同步算法，也是最耗時間的問題。
關于同步方案，可以以FPGA主站作為同步源，也可以以第一個伺服作為同步源；后者難度高點，但作者經(jīng)歷前者的產(chǎn)品應用多一些。
三、EtherCAT主站方案的比較
開發(fā)時間層面：基于ARM的開源linux主站最優(yōu)，基于ARM FPGA的主站次之
產(chǎn)品成本層面：基于FPGA的主站最優(yōu)，基于ARM的開源linux主站次之
產(chǎn)品性能層面：基于FPGA的主站最優(yōu)，基于ARM FPGA的主站次之
END
本文由21ic論壇feihufuture原創(chuàng)撰寫
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