基于LAN9252芯片的EtherCAT从站的实现

陶春荣，崔恒荣，游新望

(中国船舶集团有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

EtherCAT总线由德国Beckhoff公司提出，是目前速度最快的工业以太网系统，其组网结构简单，兼容标准以太网，通信周期可达微秒级。该总线具有卓越的通讯性能、高精度同步节点、灵活的布线方式以及任意的节点数量，可支持任何网络拓扑类型。它可以使用标准的以太网电缆传输。由于采用了保留的以太网帧类型0x88A4，因此该总线协议可以与其他以太网协议并行运行。它不需要IP协议，但是可以被封装在UDP/IP协议中。EtherCAT总线硬件设计上采用主从式结构，其协议的处理是由从站控制器ESC内部硬件直接实现的。因此，它的数据处理速度取决于硬件的处理能力。

1 EtherCAT从站控制器简介

在EtherCAT的一个网段网络中，除主站外接入网络的节点称为从站。从站子系统通过从站控制器(ESC，Ether CAT Slave Controller)接入EtherCAT网络。目前主要有3种接入方式：

(1) 使用授权的核心将ESC 的硬件电路以“软核”的模式集成到FPGA 中，使得FPGA 具备ESC 这个通信模块。目前，Xilinx公司和Altera公司都有相应的EtherCAT授权的核心可供选用。

(2) 使用专用的ESC芯片。该芯片专门用于EtherCAT通信，设计时采用“ESC+μC”结构，即以一个ESC芯片作为EtherCAT通信的从站控制器，而从站的系统以微控制器μC来管理并通过过程数据接口(PDI，Process Data Interface)读取写入ESC。典型的ESC芯片代表是Beckhoff公司的ET1100 /ET1200芯片，以及Microchip公司的LAN9252芯片等。

(3) 使用具备EtherCAT通信功能的微处理器。该方式省去ESC芯片的使用，大大降低设计工作量。目前，具有EtherCAT通信功能的微处理器有瑞萨公司的R-IN32M3-EC、Infineon公司的XMC4800以及德州仪器的AM3359/AM4379 /AM5728等芯片。……