前言

现场总线技术经过二十多年的发展，现在已进入稳定发展期。近几年，工业以太网技术的研究与应用得到了迅速的发展，工业以太网已经成为重要的工业控制网络。

EtherCAT是由德国倍福（BECKHOFF）公司于2003年提出的实时工业以太网技术。它具有高速和高数据有效率的特点，支持多种设备以拓扑结构形式连接。其从站节点使用专用的控制芯片，主站使用标准的以太网控制器。EtherCAT是一项高性能、低成本、应用简易、拓扑灵活的工业以太网技术，并于2007年成为国际标准。EtherCAT技术协会（EtherCATTechnologyGroup，ETG）负责推广EtherCAT技术和对该技术的持续研发。

EtherCAT扩展了IEEE802.3以太网标准，满足了运动控制对数据传输的同步实时要求。它充分利用了以太网的全双工特性，并通过“OnFly”模式提高了数据传送的效率。

EtherCAT工业以太网技术在全球多个领域得到广泛应用。如机器控制、测量设备、医疗设备、汽车和移动设备以及无数的嵌入式系统中。

EtherCAT由主站和从站组成工业控制网络，主站一般采用倍福公司的TwinCAT3等产品或者采用开源主站（如IgH、SOEM 等），从站可以选用市场上已有的产品。但对于一些有特定要求的设备，则需要开发EtherCAT从站。由于EtherCAT技术开发难度较大，且获取详细的技术开发资料需要先加入ETG成为会员，再加上EtherCAT有很多应用行规，给开发者带来了很大的困难。本书的目的就是让开发者对EtherCAT工业以太网有一个全面的理解，通过本书的学习，能够对开发和应用EtherCAT工业以太网有所帮助。

本书共分11章。第1章介绍了工业以太网技术及其通信模型和优势、实时以太网和实时工业以太网模型分析及国内外流行的工业以太网；第2章首先对EtherCAT工业以太网进行了整体架构介绍，然后讲述了EtherCAT通信协议，包括EtherCAT规范概述、EtherCAT物理层服务和协议规范、EtherCAT数据链路层、EtherCAT数据链路层协议规范、EtherCAT应用层服务、EtherCAT应用层协议规范；第3章详述了EtherCAT从站控制器，包括EtherCAT从站控制器概述、EtherCAT 从站控制器的倍福解决方案、EtherCAT从站控制器ET1100、EtherCAT从站控制器的数据链路控制、EtherCAT从站控制器的应用层控制、EtherCAT从站控制器的存储同步管理、从站信息接口（SII）、分布时钟操作、EtherCAT从站控制器LAN9252、EtherCAT从站控制器AX58100、基于Sitara处理器的EtherCAT工业以太网、集成EtherCAT的AM353x处理器、netX网络控制器、AnybusCompactCom嵌入式工业网络通信技术；第4章详述了EtherCAT从站硬件系统设计，包括基于ET1100的EtherCAT从站硬件电路系统设计、基于LAN9252的EtherCAT从站硬件电路系统设计、8通道模拟量输入智能测控模块（8AI）的设计、8通道热电偶智能测控模块（8TC）的设计、8通道热电阻智能测控模块（8RTD）的设计、4通道模拟量输出智能测控模块（4AO）的设计、16通道数字量输入智能测控模块（16DI）的设计、16通道数字量输出智能测控模块（16DO）的设计、8通道脉冲量输入智能测控模块（8PI）的设计；第5章详述了EtherCAT从站评估板与从站栈代码，包括EL9800EtherCAT从站评估板、EtherCAT从站栈代码；第6章详述了EtherCAT从站信息规范与XML文件，包括EtherCAT从站信息规范、XML文件及示例；第7章详述了CANopen与伺服驱动器控制应用协议，包括CAN总线简介、CANopen协议、IEC61800-7通信接口标准、CoE、CANopen驱动和运动控制设备行规、CiA402伺服驱动器子协议应用、CiA402伺服驱动器子协议运行模式；第8章讲述了EtherCAT主站，包括EtherCAT主站分类、TwinCAT3EtherCAT主站、AcontisEtherCAT主站、IgHEtherCAT主站、SOEMEther-CAT主站、KPAEtherCAT主站、RSW-ECATMasterEtherCAT主站；第9章详述了EtherCAT从站驱动和应用程序设计，包括EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构、EtherCAT从站驱动和应用程序设计、EtherCAT通信中的数据传输过程；第10章详述了从站增加数字量和模拟量通信数据的方法，包括EtherCAT程序和XML文件修改概述、EtherCAT从站XML 文件的修改实例、在EtherCAT从站开发板上增加一个自定义的变量、EtherCAT从站增加数字量输入/输出（DI/DO）数据通信的方法、EtherCAT从站增加模拟量输入/输出（AI/AO）数据通信的方法；第11章讲述了主站软件安装与从站开发调试，包括EtherCAT开发前的准备——软件的安装；EtherCAT从站的开发调试。

本书是作者科研实践和教学的总结，一些实例取自作者多年来的工业以太网科研攻关课题。对本书中所引用的参考文献的作者，在此一并向他们表示真诚的感谢。由于编者水平有限，并且EtherCAT工业以太网涉及的技术资料繁多，书中错误和不妥之处在所难免，敬请广大读者不吝指正。

编者