[0046]特别地，上述物理层控制单元24还可包括报文过滤单元，用于过滤非EtherCAT报文。
[0047]本发明还提供一种EtherCAT通信方法，其中EtherCAT通信系统中的主站包括主处理模块、FPGA以及以太网收发器，并通过以太网收发器连接参考时钟从站和伺服从站;该方法包括以下步骤:
[0048](a)FPGA根据该FPGA的时钟信号周期性地通过以太网收发器向伺服从站发送分布时钟报文，以实现运动控制器时钟和伺服从站的时钟同步。
[0049]该步骤具体可包括:FPGA测算主站到参考时钟从站的传输延时和时间偏置并将计算结果设置到参考时钟从站;FPGA定时将FPGA的时钟发送到各个伺服从站;FPGA在主站与伺服从站的时钟同步以后，计算各个伺服从站的同步信号启动时间和主站的中断启动时间，伺服从站的同步信号启动时间与主站的中断启动时间在相位上对齐。
[0050](b)FPGA按照通信周期将来自主处理模块的PDO封装为EtherCAT数据帧并将来自物理层控制单元的EtherCAT数据帧解封后传送给主处理模块；
[0051 ] (C)FPGA控制以太网收发器实现EtherCAT数据帧的全双工收发。
[0052]上述的EtherCAT通信方法中，除了PDO数据收发，还可包括:FPGA通过以太网收发器实现主站和从站间的SDO的收发;主处理模块根据FPGA接收的从站设备描述文件中解析出与配置相关的从站信息；主处理模块通过FPGA对连接到EtherCAT网络上的所有时钟参考从站和伺服从站进行扫描，获取在线的从站数和各个从站的设备描述信息；主处理模块通过FPGA完成各从站的应用层状态切换管理;主处理模块通过FPGA对从站进行相关配置;主处理模块通过FPGA与伺服从站实现邮箱通信。
[0053]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种EtherCAT通信系统主站，其特征在于:包括主处理模块、FPGA以及以太网收发器，并通过所述以太网收发器连接参考时钟从站和伺服从站;所述主处理模块包括roo交互单元，所述FPGA包括F1DO收发单元、分布时钟单元以及物理层控制单元;其中:所述分布时钟单元，用于根据FPGA的时钟信号周期性地生成分布时钟报文，以实现运动控制器时钟和伺服从站的时钟同步;所述数据收发单元，用于按照通信周期将来自roo交互单元的从站交互数据封装为EtherCAT数据帧并将来自物理层控制单元的EtherCAT数据帧解封后传送给F1DO交互单元;所述物理层控制单元，用于控制以太网收发器实现EtherCAT数据帧的全双工收发以及分布时钟报文的发送。2.根据权利要求1所述的EtherCAT通信系统主站，其特征在于:所述分布时钟单元包括延时设置单元、时钟发送单元以及启动控制单元，其中:所述延时设置单元，用于测算主站到参考时钟从站的传输延时和时间偏置并将计算结果设置到参考时钟从站;所述时钟发送单元，用于定时将FPGA的时钟发送到各个伺服从站;所述启动控制单元，用于在主站与伺服从站的时钟同步以后，计算各个伺服从站的同步信号启动时间和主站的中断启动时间，所述伺服从站的同步信号启动时间与主站的中断启动时间在相位上对齐。3.根据权利要求1所述的EtherCAT通信系统主站，其特征在于:所述主站的主处理模块包括文件解析单元、站点扫描单元、状态机管理单元、配置单元以及邮箱通信单元，所述FPGA包括SDO收发单元，所述SDO收发单元用于通过物理层控制单元实现文件解析单元、站点扫描单元、状态机管理单元、配置单元以及邮箱通信单元与各个伺服从站的数据交互。4.根据权利要求1所述的EtherCAT通信系统主站，其特征在于:所述主站包括两个以太网收发器，且其中一个以太网收发器用于进行数据报文的收发、另一个以太网收发器用于实现主站环形冗余，所述物理层控制单元包括端口管理单元，该端口管理单元用于实现端口连接状态和环形冗余处理。5.根据权利要求1所述的EtherCAT通信系统主站，其特征在于:所述物理层控制单元包括报文过滤单元，用于过滤非EtherCAT报文。6.一种EtherCAT通信系统主站通信方法，其特征在于:所述主站包括主处理模块、FPGA以及以太网收发器，并通过所述以太网收发器连接参考时钟从站和伺服从站;所述方法包括以下步骤: (a)所述FPGA根据该FPGA的时钟信号周期性地通过以太网收发器向伺服从站发送分布时钟报文，以实现运动控制器时钟和伺服从站的时钟同步； (b)所述FPGA按照通信周期将来自主处理模块的TOO封装为EtherCAT数据帧并将来自物理层控制单元的EtherCAT数据帧解封后传送给主处理模块； (c)所述FPGA控制以太网收发器实现EtherCAT数据帧的全双工收发。7.根据权利要求6所述的EtherCAT通信系统主站通信方法，其特征在于:所述步骤(a)包括: (al)所述FPGA测算主站到参考时钟从站的传输延时和时间偏置并将计算结果设置到参考时钟从站； (a2)所述FPGA定时将FPGA的时钟发送到各个伺服从站； (a3)所述FPGA在主站与伺服从站的时钟同步以后，计算各个伺服从站的同步信号启动时间和主站的中断启动时间，所述伺服从站的同步信号启动时间与主站的中断启动时间在相位上对齐。8.根据权利要求6所述的EtherCAT通信系统主站通信方法，其特征在于:所述方法还包括: 所述FPGA通过以太网收发器实现主站和从站间的SDO的收发； 所述主处理模块根据FPGA接收的从站设备描述文件解析出与配置相关的从站信息；所述主处理模块通过FPGA对连接到EtherCAT网络上的所有时钟参考从站和伺服从站进行扫描，获取在线的从站数和各个从站的设备描述信息； 所述主处理模块通过FPGA完成各从站的应用层状态切换管理； 所述主处理模块通过FPGA对从站进行相关配置； 所述主处理模块通过FPGA与伺服从站实现邮箱通信。9.根据权利要求6所述的EtherCAT通信系统主站通信方法，其特征在于:所述主站包括两个以太网收发器，且其中一个以太网收发器用于进行数据报文的收发、另一个以太网收发器用于实现主站环形冗余，所述方法包括:所述FPGA进行端口连接状态、环形冗余处理。10.根据权利要求6所述的EtherCAT通信系统主站通信方法，其特征在于:所述方法包括:所述FPGA过滤非EtherCAT报文。
【专利摘要】本发明提供了一种EtherCAT通信系统主站及通信方法，所述主站包括主处理模块、FPGA以及以太网收发器；所述主处理模块包括PDO交互单元，所述FPGA包括PDO收发单元、分布时钟单元以及物理层控制单元；其中：所述分布时钟单元，用于根据FPGA的时钟信号实现运动控制器时钟和伺服从站的时钟同步；所述数据收发单元，用于按照通信周期将来自PDO交互单元的从站交互数据封装为EtherCAT数据帧并将来自物理层控制单元的EtherCAT数据帧解封后传送给PDO交互单元；所述物理层控制单元，用于实现EtherCAT数据帧的全双工收发以及分布时钟报文的发送。本发明通过FPGA的硬件实现运动控制器与伺服从站的时钟同步，并据此实现周期性数据的收发，可实现精确的主从站同步通信。
【IPC分类】H04L12/40, H04J3/06
【公开号】CN105656592
【申请号】
【发明人】杨磊, 卿朝廷, 潘铜
【申请人】深圳市汇川技术股份有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月31日