EtherCAT主站和从站一体化平台系统技术方案

本发明专利技术公开了EtherCAT主站和从站一体化平台系统，包括EtherCAT主从站兼容终端硬件设备和软件系统，所述EtherCAT主从站兼容终端硬件设备包括控制器、软硬件BSP和应用中间件，所述控制器内部设有嵌入式微处理器，所述软硬件BSP和应用中间件采用模块标准化，所述控制器采用Linux实时操作系统；本发明专利技术与现有技术相比优点在于：EtherCAT主从站一体化平台系统采用内核间通讯的方式极大减少了通讯造成的延迟；单次通讯的数据量可以达到采用串行总线方式的1000倍以上；EtherCAT通讯的周期仍然可以到达100微秒的周期。到达100微秒的周期。到达100微秒的周期。

【技术实现步骤摘要】
EtherCAT主站和从站一体化平台系统


[0001]本专利技术涉及以太网控制自动化
，具体是指EtherCAT主站和从站一体化平台系统。

技术介绍

[0002]EtherCAT的设备分为主站控制器设备和从站设备，每个网络中有一个主站和多个从站组成。传统使用中，不同的网络直接是独立，没有数据交换的需求，但是随着控制系统的发展，控制网络的复杂度越来越高，不同网络之间出现了需要协调配合的需求。
[0003]EtherCAT网关是一种将不同的工业以太网协议转换为EtherCAT协议的设备。在工业自动化和控制系统中，使用不同的工业以太网协议是常见的，EtherCAT网关可以起到重要作用，将不同协议设备之间的数据转换为EtherCAT协议，实现设备的互联和通信。通过EtherCAT网关来实现两个EtherCAT网络的数据交换，从而一个网络可以根据另外一个网络的数据调节控制本网络中的设备。
[0004]EtherCAT网关设计的目的之初是为了解决两个不同协议网络通讯的，通常网关之间采用SPI，RS485等传统通讯接口，受限于这些外设接口的速率，网关之间数据单次交互量和交互数据的频率都受到了很大的限制。此外两个网关之间是相互独立的，只能进行数据的交换，一个网络无法直接操作另外一个网络的设备来实现快速控制调节。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述的各种问题，提供了EtherCAT主站和从站一体化平台系统。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：EtherCAT主站和从站一体化平台系统，包括EtherCAT主从站兼容终端硬件设备和软件系统，所述EtherCAT主从站兼容终端硬件设备包括控制器、软硬件BSP和应用中间件，所述控制器内部设有嵌入式微处理器，所述软硬件BSP和应用中间件采用模块标准化，所述控制器采用Linux实时操作系统；
[0007]所述软件系统包括EtherCAT主站程序和从站程序，所述EtherCAT主站程序工作在Linux操作系统上，从站程序工作在SystemBIOS系统上；
[0008]EtherCAT主从站兼容终端硬件设备通过bootloader首先加载Linux系统启动，完成硬件系统硬件的初始化，Linux再加载从站固件程序完成从站硬件部分和功能的初始化，至此平台进入准备工作状态，然后连接EtherCAT网络进行通讯和控制。
[0009]进一步地，所述嵌入式微处理器采用TIAM5728嵌入式处理器。
[0010]进一步地，所述TIAM5728嵌入式处理器采用双核Cortex
‑
A15ARM和C66x浮点DSP，Cortex
‑
A15ARM的最高主频1.5GHz，C66x浮点DSP的最高主频750MHz。
[0011]进一步地，所述TIAM5728嵌入式处理器设有两路百兆以太网，两路百兆以太网通过RJ45接口连接有FIDO5200芯片，FIDO5200芯片作为EtherCAT从站接口。
[0012]进一步地，主站程序和从站程序之间使用IPC技术完成主从站间高速的数据通讯和反馈控制。
[0013]本专利技术与现有技术相比优点在于：EtherCAT主从站一体化平台系统充分利用TIAM5728处理器的完善异构特性，将EtherCAT的主站和从站固件程序同时运行在一个设备上，利用AM5728芯片的异构核心之间高速直连的数据总线，实现高速的数据交互，AM5728拥有性能强大的处理器以及适用于信号处理的DSP处理单元，可以满足EtherCAT主站对性能的需求以及EtherCAT从站对专业计算需求，由于主站和从站可以利用内部总线和共享的外设资源，可以根据不同网络的数据来实现快速的控制调节；采用内核间通讯的方式极大减少了通讯造成的延迟；单次通讯的数据量可以达到采用串行总线方式的1000倍以上；EtherCAT通讯的周期仍然可以到达100微秒的周期。
附图说明
[0014]图1是本专利技术EtherCAT主站和从站一体化平台系统的系统功能框图。
[0015]图2是本专利技术EtherCAT主站和从站一体化平台系统的控制流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。
[0017]结合附图1至附图2，EtherCAT主站和从站一体化平台系统，包括EtherCAT主从站兼容终端硬件设备和软件系统，所述EtherCAT主从站兼容终端硬件设备包括控制器、软硬件BSP和应用中间件，所述控制器内部设有嵌入式微处理器，所述软硬件BSP和应用中间件采用模块标准化，所述控制器采用Linux实时操作系统；
[0018]所述软件系统包括EtherCAT主站程序和从站程序，所述EtherCAT主站程序工作在Linux操作系统上，从站程序工作在SystemBIOS系统上，Linux是一个功能强大的通用开源操作系统，SystemBIOS有称SysBios是TI提供的RTOS系统，是一个拥有非常优秀的实时性能的微内核实时系统；
[0019]EtherCAT主从站兼容终端硬件设备通过bootloader首先加载Linux系统启动，完成硬件系统硬件的初始化，Linux再加载从站固件程序完成从站硬件部分和功能的初始化，至此平台进入准备工作状态，然后连接EtherCAT网络进行通讯和控制，主站程序和从站程序之间使用IPC技术完成主从站间高速的数据通讯和反馈控制。
[0020]所述嵌入式微处理器采用TIAM5728嵌入式处理器，所述TIAM5728嵌入式处理器采用双核Cortex
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A15ARM和C66x浮点DSP，Cortex
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A15ARM的最高主频1.5GHz，C66x浮点DSP的最高主频750MHz，所述TIAM5728嵌入式处理器设有两路百兆以太网，两路百兆以太网通过RJ45接口连接有FIDO5200芯片，FIDO5200芯片作为EtherCAT从站接口。
[0021]EtherCAT主站和从站一体化平台系统为一套高性能、用户友好、扩展性好、适应能力强的高性能嵌入式微处理器系统开发验证平台。能够提供对应功能开发板、仿真器、BSP，高性能嵌入式微处理器开发系统同时具备图像支持软件和存储管理软件等。
[0022]本专利技术首次将EtherCAT的主站和从站集成到同一个硬件平台上，充分利用了现在硬件平台的异构特性；基于TI的核间通讯技术，解决了使用串行总线通讯造成的传输瓶颈问题；一个网络的数据几乎可以实时反馈给另外一个网络的控制启动，大大提高了系统的安全性和可靠性。
[0023]以上对本专利技术及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也
只是本专利技术的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本专利技术创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.EtherCAT主站和从站一体化平台系统，包括EtherCAT主从站兼容终端硬件设备和软件系统，其特征在于：所述EtherCAT主从站兼容终端硬件设备包括控制器、软硬件BSP和应用中间件，所述控制器内部设有嵌入式微处理器，所述软硬件BSP和应用中间件采用模块标准化，所述控制器采用Linux实时操作系统；所述软件系统包括EtherCAT主站程序和从站程序，所述EtherCAT主站程序工作在Linux操作系统上，从站程序工作在SYSBIOS系统上；EtherCAT主从站兼容终端硬件设备通过bootloader首先加载Linux系统启动，完成硬件系统的初始化，Linux再加载从站固件程序完成从站硬件部分和功能的初始化，至此平台进入准备工作状态，然后连接EtherCAT网络进行通讯和控制。2.根据权利要求1所述的EtherCAT主站和从站一体化平台系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓朋，张立山，
申请(专利权)人：北京盟通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：