EtherCAT从站控制器的制作方法

本申请涉及控制技术领域，尤其涉及一种ethercat从站控制器。

背景技术：

ethercat是一种实时以太网技术，由一个主站设备和多个从站设备组成。主站设备使用标准的以太网控制器，具有良好的兼容性，任何具有网络接口卡的计算机和具有以太网控制的嵌入式设备都可以作为ethercat的主站。ethercat从站使用专门的从站控制器(esc)，如专用集成芯片et1100和et1200，或者是利用fpga集成ethercat通信功能的ip-core。

如图1所示，ethercat的运行过程大致为：在一个通讯周期内，主站发送以太网数据帧给各个从站，数据帧到达从站后，每个从站根据寻址从数据帧内提取相应的数据，并把它反馈的数据写入数据帧。当数据帧发送到最后一个从站后返回，并通过第一个从站返回至主站。其中，数据的提取和写入都是由数据链路层硬件完成的。

在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：ethercat从站控制器只包含物理层和数据链路层处理，未包含ethercat协议的处理，ethercat协议的处理只能由主站控制器进行处理，增加了主站控制器的负荷，也影响了伺服响应速度和ethercat通信速度。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提出一种ethercat从站控制器，旨在解决现有ethercat从站控制器未包含ethercat协议的处理的问题。

为实现上述目的，本申请实施例提供一种ethercat从站控制器，包括数据帧处理单元和双端口存储区；所述数据帧处理单元，用于处理ethercat数据帧；所述双端口存储区，用于与主站控制器进行数据交换；还包括ethercat协议处理器；

所述ethercat协议处理器，用于实现ethercat协议的处理并与所述主站控制器进行数据交换。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括现场内存管理单元；

所述现场内存管理单元，配置有逻辑地址和物理地址的映射关系以实现所述ethercat从站控制器的地址控制，读写所述双端口存储区。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括同步管理单元；

所述同步管理单元，用于同步所述ethercat从站控制器与所述主站控制器间的数据操作。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括用于管理物理层接口的物理层管理单元。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括分布时钟；

所述分布时钟，用于实现所述ethercat从站控制器与所述主站控制器间的时钟同步。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括复位处理单元；

所述复位处理单元，用于所述ethercat从站控制器的复位。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括状态控制单元；

所述状态控制单元，用于控制所述ethercat从站控制器的状态。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器通过uart、i2c、spi接口中的至少一种接口与主站控制器进行数据交换。

在一种实施方式中，所述ethercat协议处理器采用risc架构处理器实现。

本申请实施例提供的ethercat从站控制器，通过在ethercat从站控制器设置的ethercat协议处理器，降低了主站控制器的负荷，保证了通信和伺服控制任务的响应速度和实时性。

附图说明

图1为本申请实施例的ethercat现场总线结构示意图；

图2为本申请实施例的ethercat从站控制器示意图；

图3为本申请实施例的ethercat状态机转换示意图；

图4为本申请实施例的ethercat协议处理流程示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

现在将参考附图描述实现本申请各个实施例的。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身并没有特定的意义。

如图2所示，本申请实施例提供一种ethercat从站控制器，包括数据帧处理单元和双端口存储区；所述数据帧处理单元，用于处理ethercat数据帧；所述双端口存储区，用于与主站控制器进行数据交换；还包括ethercat协议处理器；

所述ethercat协议处理器，用于实现ethercat协议的处理并与所述主站控制器进行数据交换。

在本实施例中，所述双端口存储区包括寄存器以及用户数据存储区。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括现场内存管理单元；

所述现场内存管理单元，配置有逻辑地址和物理地址的映射关系以实现所述ethercat从站控制器的地址控制，读写所述双端口存储区。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括同步管理单元；

所述同步管理单元，用于同步所述ethercat从站控制器与所述主站控制器间的数据操作。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括用于管理物理层接口的物理层管理单元，例如：支持mii(介质独立接口)。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括分布时钟；

所述分布时钟，用于实现所述ethercat从站控制器与所述主站控制器间的时钟同步。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括复位处理单元；

所述复位处理单元，用于所述ethercat从站控制器的复位。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器还包括状态控制单元；

所述状态控制单元，用于控制所述ethercat从站控制器的状态。

在一种实施方式中，所述ethercat从站控制器通过uart、i2c、spi接口中的至少一种接口与主站控制器进行数据交换。

在一种实施方式中，所述ethercat协议处理器采用risc架构处理器实现。

具体地，所述ethercat协议处理器可以为arm、risc-v等。ethercat协议处理器完成pi的输入和输出、od结构体的编辑、pdo映射、分布时钟、统计和诊断功能、对象字典的解析、邮箱通讯的设置、状态切换机制、报错处理和紧急处理的机制、irq中断机制、轮询机制、主站配置信息和设备eeprom的实际配置的对比以及如果不匹配后的处理机制等功能。

请参考图3所示的ethercat状态机转换示意图。ethercat从站控制器需要经过一系列的状态转换后才能正常工作，转换关系为初始化-预运行-安全运行-运行。

请参考图4所示的ethercat协议处理流程示意图。ethercat协议处理过程包括：首先初始化单片机寄存器、ethercat从站控制器、以及ethercat协议相关变量；然后读事件请求寄存器；若为读出邮箱数据，则读入和处理缓冲区数据；若为写入邮箱数据，则写入邮箱数据。

本申请实施例提供的ethercat从站控制器，通过在ethercat从站控制器设置的ethercat协议处理器，降低了主站控制器的负荷，保证了通信和伺服控制任务的响应速度和实时性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。