一、EtherCAT的寻址模式
1.1、设备寻址
EtherCAT 帧头的命令字段是对报文寻址方式的描述,主站发送数据帧的寻址方式如下表所列。
在设备寻址时,EtherCAT子报文头内的32b 地址分为16b从站设备地址和16b从站设 备内部物理存储空间地址(也叫从站内存偏移地址),如图2-13所示。16b从站设备地址可 以寻址65535个从站设备,每个设备内最多可以有64 KB的本地地址空间。
设备寻址时,每个报文所寻址的从站设备是唯一的。有两种不同的设备寻址机制,如下所示。
1.1.1 增量寻址
对增量寻址来说,position 由从站在网段中的位置决定,每个从站的 position值为 1-slave,slave 号是从站的位置,与主站连接的从站 slave 号是 1,第二个从站 slave 号是 2,依此类推……EtherCAT 帧在经过每个从站时会先检查 position字段是否为 0,若为 0,则是发给当前从站的数据,从帧中读取数据或向帧中插入数据,position 字段加 1;若不为 0,则不是发给当前从站的数据,将 position字段加 1,帧继续传送到后续从站。
每经过一个从站帧的 WKC 值加 1,可以使用增量地址读的方式,根据 WKC值判断 Ether CAT 网段内有多少从站(也可以使用广播地址读方式,地址 0 为读所有从站)。增量寻址模式多用于上电后主站对从站的配置过程 。
1.1.2 配置地址寻址
从站的 ESC 芯片,集成有一个 16 位的配置寄存器。上电后,该寄存器内容是 0,表示该从站还没有被赋予一个配置地址。此时不能对其进行配置地址寻址。
在主站对从站网络配置过程中,一个重要内容是设置从站的配置地址 。具体过程中是将这个配置寄存器配置为从 0x0001-0xFFFF 的任何一个值。但是不同的从站要具有不同的值,保证每个从站的配置地址都是唯一的。具体一个从站的配置地址是多少,完全由主站决定。不同的主站实现可能有不同的配置地址设置方法,例如,在 SOEM 上,每个从站的配置地址按如下公式来得到:0x1000+从站号。可以配置从站 1 的地址是 0x1001,从站 2 的地址是 0x1002,对从站 1和从站 2 进行读写操作。主站完成了对从站配置地址的设定后,就可以使用配置地址对指定从站寻址。
1.2 逻辑寻址
逻辑寻址时 EtherCAT 帧中的 32 位地址即为逻辑地址,从站的 ESC 芯片内部集成了功能单元 FMMU,可以将主站逻辑地址映射为从站的物理地址。使用逻辑寻址时,将所有从站看做一个 32 位地址的逻辑设备,拥有 4G 的寻址空间,主站可以同时对多个从站写数据,也可以同时从多个从站读取数据,从而使主站对从站的寻址更加快速灵活高效。逻辑寻址适用于过程数据的通信中。
每一个从站 ESC配置 8 个 FMMU 单元MMU 单元可以建一段逻辑地址映射到该从站一段连续物理地址。配置完毕所有从站的 FMMU 映射,则使用逻辑地址,主站可以同时操作多个从站。使用逻辑地址之前,主站需要通过配置寻址方式对逻辑控制单元 FMMU 进行配置,否则使用逻辑地址寻址的帧对这个从站 ESC的数据不会进行读写操作 。主站需要配置逻辑地址空间的起始地址、从站的物理空间的起始地址、映射空间大小(依据跨过的字节算)、逻辑起始地址的开始位、物理空间起始地址的开始位。
FMMU操作具有以下功能特点:
• 每个数据逻辑地址字节只允许被一个FMMU读和被另一个FMMU写操作,或被同一个 FMMU读/写交换(读取并马上写入)操作;
• 对一个逻辑地址的读/写操作与使用一个FMMU读以及使用另一个FMMU写操作具有相同的结果;
• 按位读/写操作不影响报文中没有被映射到的其他位,因此允许将几个从站ESC中的位数据映射到主站的同一个逻辑字节;
•读/写一个未配置的逻辑地址空间不会改变其内容Q
1.3 广播寻址
广播寻址是寻址从站网络中的所有从站。使用广播读操作,读取到的从站
数据逻辑或后返回主站;使用广播写操作将写内容写到所有从站。一般在初始化时使用广播寻址方式对从站进行配置,并根据返回主站的数据帧中的 WKC字段来统计从站数量。
1.4 EtherCAT网段寻址
1.4.1 直连模式
将一个Elhe&AT网段直接连到主站设备的标准以太网端口,如图2-9 所示。此时,主站使用广播MAC地址的形式。
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1.4.2 开放模式
将 ElherCAT网段连接到一个标准以太网交换机上,如图2-11所示。此 时,一个网段需要一个MAC地址,主站发送的EtherCAT数据帧中的目的地址是它所控制网 段的MAC地址,开放模式下ElherCAT数据帧如图2-12所示。
EtherCAT网段内的第一个从站设备有一个IS0/1EC 8802. 3 的 MAC地址,这个地址表示了整个网段。这个段地址从站能够交换以太网帧中的目的地址区和源地址区。如果EtherCAT数据帧通过UDP传送,这个设备也会交换源和目的IP地址、源和目的UDP端口 号,使响应的数据帧完全满足UDP/IP标准。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-617543.html
1.5 EtherCAT通信服务命令
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