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1、关于基于SII接口的EtherCAT网络配置方案的设计关于基于SII接口的EtherCAT网络配置方案的设计网络导语：EtherCAT是由BECKHOFF公司提出的一种高性能工业以太网技术1，它采用标准以太网数据帧和符合以太网标准IEEE802.3的物理层，具有数据传输速度高、实时性好、拓扑灵敏和施行费用低的优点，逐步成为工业以太网技术研究的热门。EtherCAT是由BECKHOFF公司提出的一种高性能工业以太网技术1，它采用标准以太网数据帧和符合以太网标准IEEE802.3的物理层，具有数据传输速度高、实时性好、拓扑灵敏和施行费用低的优点，逐步成为工业以太网技术研究的热门。EtherCAT技
2、术已成为国际标准IEC61158的一局部，被广泛的应用于同步控制、运动控制和材料加工控制等行业3，4。本文研究了常用的EtherCAT网络配置方案，分析了其缺乏，提出了一种基于从站信息接口(SlaveInformationInterface，SII)的EtherCAT网络配置方案，并对方案进展实现，最后通过实验验证了其可行性。目前常用的EtherCAT网络配置方案大多基于可扩展标记语言eXtensibleMarkupLanguage，XML在这种方案中EtherCAT配置工具根据从站提供的EtherCAT从站信息(EtherCATSlaveInformation，ESI)文件和网络拓扑构造，生
3、成一个XML格式的EtherCAT网络信息EtherCATNetworkInformation，ENI文件。ENI文件描绘了网络的拓扑构造以及从站设备的初始化命令和配置命令。主站获取ENI文件，并根据其网络配置信息进展EtherCAT网络配置。这种方案具有良好的通用性和扩展性，但也有着众多缺乏。一方面，该配置方案需要额外的配置软件进展协助，增加了研发的工作量。同时，ENI文件根据ESI文件生成，所以一个新的模块出现就要向EtherCAT配置软件的库文件中添加一个新的ESI文件，使得整个配置操纵较为复杂。文献5中设计了一种简单EtherCAT主站，可以简化配置经过，但是仍然需要上位机进展协助。另
4、一方面，XML格式的文件解析比拟复杂。XML格式文本是W3C组织为Web数据储存和交换制定的一种文本格式，其解析复杂度较高，尤其是在系统资源并不丰富的嵌入式主站系统中，XML的解析压力将面临更为严重的挑战。文献6提出了一种快速XML解析方案，但是其对内存要求较大，并不能完全解决上述问题。1、基于SII的配置方案为理解决传统方案中存在的问题，本文提出并设计了一种基于SII的EtherCAT配置方案。SII是从站信息接口，它规定了从站信息在EEPROM中的存储格式，主站可以根据SII中的信息完成对从站的配置。该配置方案如图1所示，在配置开场时，主站扫描从站，获取从站的拓扑，并顺序读取所有从站的设备
5、信息，然后生成配置命令，进而完成对EtherCAT网络及所有从站的配置操纵。与传统方案相比，本方案中由主站获取从站的拓扑构造并生成配置信息，全程无需专门的配置工具软件介入，降低了配置方案的开发本钱；主站直接从SII中获取从站的信息，不需要XML介入配置，省却理解析XML的时间，极大地进步了配置效率。该配置方案包括3个操纵步骤：(1)扫描从站，根据获取的响应信息计算从站连接的拓扑构造；(2)根据从站的拓扑构造，依次读取从站信息；(3)生成配置信息，并对从站进展配置。1.1计算从站拓扑构造在目前常用的EtherCAT网络配置方案中，从站的拓扑构造是由配置工具软件生成并下发到从站。而在基于SII的配
6、置方案中，由于没有配置工具软件的介入，主站采用一种递归的算法计算从站的拓扑构造。为了读者更好地理解从站拓扑构造的计算方法，先简单介绍EtherCAT数据帧怎样在从站中传输。EtherCAT从站构造如图2所示，从站最多支持4个端口，从站会根据端口是否存在连接自动翻开或者关闭端口。假设连接存在，那么翻开端口，否那么关闭端口。假设端口翻开，流入该端口的数据帧被发送给其他从站，在其他从站处理完成后返回该端口；假设端口闭合，数据帧会直接流向从站的下一个端口。0端口是从站数据的输入端口，从站一旦接入网络，端口0一定处于翻开的状态，其他3个端口都有可能关闭。因此数据帧在从站中传输顺序是0端口、数据帧处理单元、3端口、1端口、2端口、0端口，最后由0端口分开从站。图3介绍了数据帧在网络中的传输经过。