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是串行双向点对点的连接，而不是另一种新的总线系统

无缝“接入”二进制信号接口。可以通过串行协议传输I/O数据

百分百兼容现有的连接方式，能使用现有的现场总线通讯平台

巴鲁夫IO-Link的优势

我们的IO-Link产品适用于不同场合的通讯，和所有工作原理百分比兼容，因此我们的IO-Link解决方案能改进整套工作系统。巴鲁夫是IO-Link协会的会员，长期参与协会活动。凭借IO-Link的技术优势，我们致力于探索IO-Link技术的无限可能性并将其推广至全球。

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能为您节省15%-20%的费用

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线缆安装：3芯非屏蔽标准线缆，IO-Link端口，24 V数字信号

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电缆轨道上的应用：可使用更短、更轻薄的线缆，线缆更耐用，线缆更轻薄、灵活度更强

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网络连接：网络节点更少，使用低成本的集线盒将传感器接入节点，降低总体费用

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[FPGA] FPGA设计EtherCAT主站的方法和常见问题_ethercat fpga-CSDN博客

[FPGA] FPGA设计EtherCAT主站的方法和常见问题

最新推荐文章于 2024-02-15 12:12:19 发布

21ic电子工程师

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ethercat

原文链接：https://bbs.21ic.com/icview-3148480-1-1.html

版权

作者从事EtherCAT等实时工业网络及运控产品的开发多年。基于FPGA的EtherCAT主站，是不少公司的明智选择。无论是实时性，灵活性，还是性价比均可有很好的保证。

一、基于FPGA的EtherCAT主站的设计方法

FPGA模块主要分为五部分：初始化、状态机、PDO、SDO、同步。

1）初始化模块

初始化主要工作是搜集网络拓扑结构、搜集各个节点的信息内容、初始化各个节点的时间系统与初始同步。

2）状态机模块该模块主要实现各个节点的状态机转化。 INIT->预运行->安全运行->运行

3）PDO模块该模块实现PDO数据的准备、发送、接收。

4）SDO模块该模块实现SDO数据的准备、发送、接收。

5）同步该模块实现动态时间同步。

将以上五个模块设计完成，加上与ARM/DSP/CPU通信的通信接口，以及与运控相关的模块（模拟量、IO、手轮等），即可实现整个设计。

二、基于FPGA的EtherCAT主站的常见问题

1）初始化模块中，访问节点EEPROM的方式理解比较绕

2）状态机转移中，出现转移不成功，记得读取节点0x134寄存器，查看错误代码，根据错误代码来查看具体不能转移成功的原因。这里，会出现林林总总的原因，只要对照手册，基本都能解决。这里，也是整个主站设计中，比较耗时间的问题之一。

3）PDO模块中，部分厂家对设置寻址和逻辑寻址有特殊要求，需要注意。

4）SDO模块中，部分厂家支持FMMU来进行数据访问，部分厂家仅支持寄存器来进行数据访问。

5）同步模块中，出现从站之间的同步问题，主站和从站之间的同步问题，出现产品应用与主站之间的同步问题。关于同步算法，也是最耗时间的问题。关于同步方案，可以以FPGA主站作为同步源，也可以以第一个伺服作为同步源；后者难度高点，但作者经历前者的产品应用多一些。

三、EtherCAT主站方案的比较

开发时间层面：基于ARM的开源linux主站最优，基于ARM+FPGA的主站次之

产品成本层面：基于FPGA的主站最优，基于ARM的开源linux主站次之

产品性能层面：基于FPGA的主站最优，基于ARM+FPGA的主站次之 --------------------- 作者：feihufuture 链接：https://bbs.21ic.com/icview-3148480-1-1.html 来源：21ic.com 此文章来自于21ic网站，著作权归21ic所有，未经允许禁止转载。

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[FPGA] FPGA设计EtherCAT主站的方法和常见问题

作者从事EtherCAT等实时工业网络及运控产品的开发多年。基于FPGA的EtherCAT主站，是不少公司的明智选择。无论是实时性，灵活性，还是性价比均可有很好的保证。一、基于FPGA的EtherCAT主站的设计方法FPGA模块主要分为五部分：初始化、状态机、PDO、SDO、同步。1）初始化模块初始化主要工作是搜集网络拓扑结构、搜集各个节点的信息内容、初始化各个节点的时间系统与初始同步。2）状态机模块该模块主要实现各个节点的状态机转化。INIT->预运行->安全

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ethercat 主站 FPGA verilog 代码

05-23

ethercat 主站 FPGA verilog 代码

基于FPGA的EtherCAT从站通信链路分析与验证

10-16

EtherCAT是工业控制领域广泛应用的现场总线之一，从站控制器ESC（EtherCAT Slave Controller）是从站模块实现EtherCAT协议数据通信的关键，对从站控制芯片实现自主可控是工业控制系统国产化研发的重要基础。基于EtherCAT通信协议及基本通信功能逻辑，设计了EBUS编码/解码、Auto-forwarder、Loop-back function关键通信节点的FPGA状态机，并通过解析各阶段数据状态变化，验证了各节点通信数据的正确性。实验结果表明，基于上述状态机的FPGA实现EtherCAT从站基本通信链路是完全可行的。

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一份EtherCAT主站的FPGA Verilog代码ethercat 主站 FPGA verilog 代码

EOxGWmE的博客

01-11

346

本文详细介绍了基于FPGA的EtherCAT主站的设计原理、功能实现以及性能评估，为实现高性能EtherCAT主站的硬件方案提供了有益的参考。通过将EtherCAT协议和主站DC功能的实现逻辑移植到FPGA芯片中，有效提升了EtherCAT现场总线的同步性能和高效性。2.2 EtherCAT与FPGA的结合通过将EtherCAT协议和主站DC功能的实现逻辑移植到FPGA芯片中，可以极大地提升EtherCAT主站的同步性能和高效性。关键词：FPGA，EtherCAT，同步性能，高效性，硬件实现。

信迈基于FPGA ZYNQ的Ethercat高实时工业控制解决方案

YEYUANGEN的专栏

06-27

2216

信迈zynq ethercat主站 FPGA高实时带加密实现32轴

性能优势

更快的循环周期，可以达到31.25us

更低的抖动，抖动时间小于0.004us

同步性能好，主站和各个从站设备可以达到远小于1us的时钟同步精度（4轴实测50ns）

性能对比：

更多性能对比总结：

............

EtherCAT主站FPGA Verilog代码的性能分析

jxcwgir的博客

08-17

409

1.高速传输能力： EtherCAT协议能够支持高达100Mbit/s的通讯速率，而EtherCAT主站FPGA Verilog代码在FPGA硬件平台上的实现，能够更快速地进行数据的处理和转发，有效提升了通讯速率和传输效率；用户可以根据具体的需求，灵活地调整和扩展EtherCAT主站控制器的功能和性能，满足不同应用领域的需求。综上所述，EtherCAT主站FPGA Verilog代码基于FPGA硬件平台的设计实现，具有高速传输、实时响应、可扩展等性能优势，在工业自动化、机器人控制等领域有着广泛的应用前景。

EtherCAT 同步模式

weixin_42118352的博客

07-25

5498

1.因为需要高同步精度，选取的时间都是精确时间戳2.sync同步报文是周期性从主时钟向从时钟以广播的形式发出3.时钟偏差延时的计算在从时钟中进行，所以需要把t1，t2，t3，t4四个时间戳信息都发往从时钟，所以需要follow_up报文和delay_resp报文的存在3.2IEEE1588verision2报文介绍。同步不准的第2个原因即使没有抖动（Jitter），受实际硬件传播延时的影响，最末端的从站接受数据帧的时间必然晚于第一个从站的接收到该数据帧时间。...

一份EtherCAT主站的FPGA Verilog代码 EtherCAT通信协议、FPGA

2301_78846259的博客

06-25

398

EtherCAT使用主从结构，其中主站负责控制和协调网络中的从站设备。通过EtherCAT，主站可以实时地与多个从站设备进行通信，实现高效的数据传输和控制。主站负责控制和协调整个网络，而从站则负责执行主站下发的指令和提供实时数据。主站可以同时与多个从站进行通信，实现高效的分布式控制。主站通过一个特殊的EtherCAT数据帧将指令和数据发送给从站，从站接收到数据后，根据指令进行相应的操作，并将结果返回给主站。EtherCAT的设计目标是提供低延迟、高带宽和实时性能，以满足工业自动化领域对实时通信的需求。

EtherCAT 主站 FPGA Verilog 代码

2301_78835236的博客

06-22

234

FPGA的应用非常广泛。它可以用于实现硬件加速，例如在图像处理、机器学习和密码学等领域中，通过在FPGA上实现特定算法，可以获得比传统软件实现更高的性能。FPGA的基础知识和应用：我可以讲解FPGA的基本结构和工作原理，以及如何使用硬件描述语言（如Verilog）进行FPGA设计。EtherCAT的工作原理和应用：我可以解释EtherCAT协议的基本原理、通信方式和在工业自动化中的应用。Verilog的语法和用法：我可以详细介绍Verilog的语法规则、模块化设计和时序控制等方面的知识。

【EtherCAT分析】一、EtherCAT从站硬件分析

最新发布

03-13

arm64架构下arangodb3.10.11

毕业设计 - 选课系统 - android端.zip

03-13

【项目资源】：

包含前端、后端、移动开发、操作系统、人工智能、物联网、信息化管理、数据库、硬件开发、大数据、课程资源、音视频、网站开发等各种技术项目的源码。

包括STM32、ESP8266、PHP、QT、Linux、iOS、C++、Java、python、web、C#、EDA、proteus、RTOS等项目的源码。

【项目质量】：

所有源码都经过严格测试，可以直接运行。

功能在确认正常工作后才上传。

【适用人群】：

适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。

可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。

【附加价值】：

项目具有较高的学习借鉴价值，也可直接拿来修改复刻。

对于有一定基础或热衷于研究的人来说，可以在这些基础代码上进行修改和扩展，实现其他功能。

【沟通交流】：

有任何使用上的问题，欢迎随时与博主沟通，博主会及时解答。

鼓励下载和使用，并欢迎大家互相学习，共同进步。

# 注意 1. 本资源仅用于开源学习和技术交流。不可商用等，一切后果由使用者承担。 2. 部分字体以及插图等来自网络，若是侵权请联系删除。

ethercat主站硬件

05-17

对于嵌入式系统和FPGA平台，一般需要使用专门的EtherCAT主站芯片来实现。常见的芯片厂商有Beckhoff、TI、Renesas等。其中Beckhoff的ET1100系列、ET1200系列、ET2000系列等芯片广泛应用于EtherCAT主站实现中。需要...

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ethercat 主站 FPGA verilog 代码一份基于FPGA的EtherCAT主站的Verilog代码实现_fpga ethercat-CSDN博客

ethercat 主站 FPGA verilog 代码一份基于FPGA的EtherCAT主站的Verilog代码实现

最新推荐文章于 2024-01-11 13:11:02 发布

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最新推荐文章于 2024-01-11 13:11:02 发布

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fpga开发

本文链接：https://blog.csdn.net/cKzWwThX/article/details/134464471

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一份EtherCAT主站的FPGA Verilog代码 ethercat 主站 FPGA verilog 代码

EtherCAT是一种高性能实时控制网络协议，它在工业自动化、机器视觉、智能电力等领域得到越来越广泛的应用。作为EtherCAT网络的核心，主站需要实现高速数据帧的发送和接收，以及各种EtherCAT从站的管理。为了满足高性能和高可靠性的需求，许多主站的实现采用了FPGA技术。

本文将介绍一份基于FPGA的EtherCAT主站的Verilog代码实现。该代码实现了全部EtherCAT主站的核心功能，包括物理层的接口、帧的发送与接收、以及从站的管理。其中，采用了多路DMA技术和FIFO缓存技术，使得以太网MAC层的数据处理效率得到了显著提高。

在物理层接口部分，我们采用了 industry standard GMAC10/100Mbps ethernet MAC芯片，实现了MAC和PHY之间的连接。在帧的发送和接收部分，我们采用了FPGA硬件实现的TCP/IP协议栈，实现了高速的数据帧处理。同时，为了提高数据处理的效率，我们采用了多路DMA技术，在数据传输过程中，通过多条DMA通道同时传输数据，减少了数据传输的等待时间。

在从站的管理方面，我们实现了自动识别从站的功能，并向所有从站发送广播消息，以初始化各从站。同时，我们还实现了从站配置信息的读取和设置功能，可以通过主站对从站进行灵活的配置，以适应不同场景下的需求。

总体而言，我们的EtherCAT主站FPGA Verilog代码实现了EtherCAT网络的核心功能，具有高效、高性能和高可靠性的特点。通过该代码，可以为工业自动化、智能电力等领域的系统提供高性能和高效的数据通信支持。

ECAT运动控制器ARM软件设计

一、ARM向FPGA发送目标位置

1、对应的操作地址

`define CUR_POS_SERVO 1

`define TARGET_CUR_POSL 2

`define TARGET_CUR_POSH 3

2、操作步骤

下发每个轴的位置时，先通过写地址1，告知FPGA接下来要发送目标位置的伺服；

再通过写地址2向FPGA写目标位置的低16bit；

再通过写地址3向FPGA写目标位置的高16bit。

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ethercat 主站 FPGA verilog 代码一份基于FPGA的EtherCAT主站的Verilog代码实现

同时，为了提高数据处理的效率，我们采用了多路DMA技术，在数据传输过程中，通过多条DMA通道同时传输数据，减少了数据传输的等待时间。为了满足高性能和高可靠性的需求，许多主站的实现采用了FPGA技术。同时，我们还实现了从站配置信息的读取和设置功能，可以通过主站对从站进行灵活的配置，以适应不同场景下的需求。通过参数设置端口，依次将各个伺服设置成模式6，再依次发送控制字31，再依次去读取状态字，如果读到某个轴的状态字是回零完成，就将该轴的控制字写回15，并然后通过参数设置接口将其模式设置为8。

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EtherCAT主站程序代码详解

m0_56451176的博客

12-10

531

/ 任务周期（以 ns 为单位）#define MAX_SAFE_STACK (8 * 1024) //保证安全访问而不会出现故障的最大堆栈大小//常数PERIOD_NS: 定义了任务的周期，以纳秒（ns）为单位。在这里，周期被设置为 1000000 ns，即 1 毫秒。: 定义了最大的安全栈大小，单位是字节。在这里，最大安全栈大小被设置为 8 * 1024 字节，即 8 KB。这个值通常与实时系统中线程栈的大小相关，确保线程的栈不会溢出。: 定义了一秒钟内的纳秒数，即 1000000000 ns。

ethercat 主站 FPGA verilog 代码

05-23

ethercat 主站 FPGA verilog 代码

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【技术干货】基于赛灵思FPGA板卡的高性能EtherCAT主站方案

HackEle的博客

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一份EtherCAT主站的FPGA Verilog代码ethercat 主站 FPGA verilog 代码

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基于stm32构建EtherCAT主站，采用了开源的soem方案

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基于stm32构建EtherCAT主站，将soem方案移植到了stm32上。基本功能测试正常，可以驱动一部分的伺服电机，但也存在一些bug。整体移植方式应该是正确的，具体移植方式将写于CSDN博客中。

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信迈基于FPGA ZYNQ的Ethercat高实时工业控制解决方案

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信迈zynq ethercat主站 FPGA高实时带加密实现32轴

性能优势

更快的循环周期，可以达到31.25us

更低的抖动，抖动时间小于0.004us

同步性能好，主站和各个从站设备可以达到远小于1us的时钟同步精度（4轴实测50ns）

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基于FPGA的EtherCAT主从站设计与实现 ethercat 主站 FPGA verilog 代码

2301_76250113的博客

01-13

525

基于FPGA的EtherCAT主从站设计与实现 ethercat 主站 FPGA verilog 代码。

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基于ARMFPGA的EtherCAT主站设计及实现，讲解了基于ARM与FPGA的EtherCAT主站实现。

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一份EtherCAT主站的FPGA Verilog代码 ethercat 主站 FPGA verilog 代码

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然后，我们将详细介绍FPGA Verilog代码的设计思路和实现方法，包括主站的状态机设计、数据帧的解析和发送、以及通信时序的控制等方面。在本文中，我们将介绍一份EtherCAT主站的FPGA Verilog代码，讨论它在实际工程中的应用及其重要性。其中，EtherCAT主站的设计是一个重要的问题，它直接影响到整个EtherCAT系统的实时性、可靠性和稳定性。通过本文的阅读，读者将能够深入了解EtherCAT主站的设计和实现过程，掌握相关的编程技术和操作方法，为实际工程应用提供参考和借鉴。

【EtherCAT分析】一、EtherCAT从站硬件分析

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Vivado

ZYNQ

7系列FPGA

基于赛灵思FPGA板卡的高性能EtherCAT主站方案

judy 在周三, 08/03/2022 - 16:16 提交

技术背景

EtherCAT 是开放的实时以太网通讯协议，由德国倍福自动化有限公司研发。EtherCAT 具有高性能、低成本、容易使用等特点，目前在工业领域有着广泛的应用。

ZCU102 评估套件可帮助设计人员快速启动面向汽车、工业、视频以及通信应用的设计。该套件具有基于 Xilinx 16nm FinFET+ 可编程逻辑架构的 Zynq UltraScale+ MPSoC 器件，提供一款四核 ARM Cortex-A53、双核 Cortex-R5F 实时处理器以及一款 Mali-400 MP2 图像处理单元。ZCU102 支持所有可实现各种应用开发的主要外设及接口。

KPA EtherCAT 主站是一套质量稳定、知名度和性价比较高的 EtherCAT 协议栈，有较大参考价值。本文将介绍KPA EtherCAT 主站在ZCU102平台的移植与测试。

KPA EtherCAT介绍

　　EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一种用于确定性以太网的高性能工业通信协议，它扩展了 IEEE 802.3 以太网标准，使得数据传输中具有可预测性定时及高精度同步等特点。这个开放性标准作为 IEC 61158 的组成部分，常用于机械设计及运动控制等应用中。

01 KPA EtherCAT主站软件介绍

　　KPA EtherCAT主站软件根据功能不同，提供了Basic，Standard，Premium以及Extension四个版本主站协议栈，因此除了支持ETG1500定义了Class A和Class B两种主站类型外，KPA还支持一些拓展功能比如：Data- and Frame-Logger（记录数据和报文）、Access Rights（设置不同的访问权限）Multi Master（多主站，冗余）、Cable Redundancy （线缆冗余）、Hot-Connect（热插拔）、其他。

　　提供了基于多种不同硬件平台和OS的现成开发包，支持SoC（ARM+FPGA）/ARM/X86 /PowerPC等主流硬件平台，支持Linux（Xenomai/RT-preempt）/ Windows(INtime/RTX)/ QNX/ Ucos/ Vxworks等。几乎满足目前所有用户主站开发要求的一款主站方案。

　　KPA主站协议栈采用模块化的架构，可以实现每个特殊的项目应用。它使得主站可以自由扩展以适应不同大小的应用程序、可以移植不同的操作系统和各种各样的硬件平台。每个模块可以单独定制化或者二次开发，而且不会破坏其他模块的完整性。主站结构如下图：

KPA主要功能模块为：

　　（1）应用层：应用层负责与各种不同的编程/配置环境交互，负责与不同的应用或设备交互。确保在应用或过程任务端顺利访问主站功能函数；与主站通过Remote Procedure Calls服务交互，提供了TCP/IP以及UDP连接，比如：通过UDP与从站设备进行mailbox相关的通讯。

　　（2） Mailbox Module：EtherCAT主站核心mailbox模块利用不同的协议处理服务数据对象（SDP），数据传输以及数据交换。支持CoE,FoE，EoE，SoE,VoE，AoE等邮箱服务。

　　（3） Process Image Module过程映像模块：Process Image简称PI，它的地址是由EtherCAT network information (ENI) 文件提出的，ENI文件可由配置工具KPA Studio自动生成。从控制/过程任务访问过程映像是由主站接口执行的。

　　（4） Distribution Clock分布时钟模块：使得所有的EtherCAT设备（包括主站和从站）总是能够共享相同的EtherCAT系统时间。这是通过补偿编译和漂移时间来实现的。

　　（5） Frame Schedule Module帧调度模块：不同PDO采用不同的扫描周期。在配置工具KPA Studio里，用户可以单独定义每个从站的扫描速率。帧调度表模块管理EtherCAT帧速率，转发它们到EtherCAT网络驱动。

　　（6） OSAL操作系统抽象层模块：包含与操作系统相关的功能函数的包装，比如处理线程、计时器、互斥量等；包括网络适配驱动器模块：从底层的网络实现提取主站堆栈的core核心。

02 KPA EtherCAT Master主站冗余技术

　　与其他基于以太网的工业接口不同，EtherCAT使用hop-to-hop通信协议: 数据报文对连接到总线的所有从设备都是通用的，并且它从一个设备传递到另一个设备。主站是管理者，它循环地创建带有读或写请求，输入输出数据报文，并以严格的时间间隔将其发送到总线。每个从站设备可以插入(写入)或提取(读取)明确寻址到它的数据块。

　　该功能原本旨在有效地利用总线吞吐量，但对于容错也非常有用：连接到总线的任何设备都完全知道所有从站的活动，并且可以透明地获取或嗅探总线主站和从站之间传输的数据。用户无需修改任何从站设备、添加任何其他信号或更改传输协议，并且此功能不会增加任何成本(除了更智能的主设备)。

　　KPA EtherCAT Master 使用此边缘效应将另一个总线主控(或多个主控)引入总线。在正常操作期间，此冗余主站是被动的，能够嗅探数据但不能输入自己的报文。被动主站被认为是次要的，而活动的主站被认为是主要的。由于所有辅助主站都与总线活动一致，因此当后者失败时，它们随时可以取代主要主站。

另外，为了检测总线上的异常情况，辅助主站可以不需要任何专用控制设备或附加信号线。EtherCAT报文定期、严格地按时间间隔进行。当一个辅助被动主站没有收到他期望的报文时，就知道总线上已经不再有主站了。冗余主站可以立即接管控制，发送自己的报文而没有必要等到当前周期结束。这个报文将是正确的和有意义的，因为辅助主站正在追踪所有的变化，成为有故障主站的替换。

　　启用主站冗余的EtherCAT配置包括一个活动的(主站)主设备和一个或多个被动的(辅助)主设备。主设备可能不会配置为Master Redundancy，但最好使用 KPA EtherCAT Master软件来使该技术发挥最大的效用。辅助主站作为影子代理连接到总线。它嗅探传输中的数据报文而没有任何变化。同时，该主站计算每个电报到达的时间并跟踪预期和实际到达时间之间的可能延迟。

03 KPA EtherCAT主站硬件介绍

　　主站硬件主要由三部分组成见下图：ZCU102主站开发板以及外扩的FMC网卡。KPA MAC IPcore在PL端构建了FPGA网卡，FreeRTOS master既可以运行在R5 CPU中也可以运行在A53 CPU中，另外需要一台PC通过串口终端来实现操作系统指令输入，PC端上的EtherCAT网络诊断配置工具KPA EtherCAT Studio通过RPC服务连接ZCU102主站板，可以实现对主站和从站的配置，扫描生成网络配置文件。

KPA EtherCAT主站移植

硬件开发板

Xilinx HW-Z1-ZCU102 revision1.1

EtherCAT主站软件开发包

MDK_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip

HW_SAMPLE_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip

软件编译

将MDK_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip解压到mdk_a53文件夹下

进入\mdk_a53\samples路径下修改对应样例程序，此处每个不同的样例程序包含不同的API，具有不同的功能，此处以24_DriveRotationCiA402为例，这是一个简单运行单轴伺服的样例程序，为了适配迈信伺服驱动器，需保持C文件中的描述和ENI文件描述一致，修改后保存

进入\mdk_a53下，打开build.bat，修改编译器路径，路径是xilinx SDK安装路径

运行cmd，进入该路径下，运行build.bat,编译所有样例代码，包括编译24样例，在\build\samples路径下生成24_DriveRotationCiA402.elf文件

创建运行程序

进入mdk_a53\externals\boot路径，根据readme文件以及24_DriveRotationCiA402.bif文件；

拷贝zcu102_freeRTOS内vivado工程生成的design_1_wrapper.bit()文件到该路径下,覆盖原来bit文件；

拷贝zcu102_freertos\project_1\project_1.sdk\fsbl\Release下的fsbl.elf到该路径下，覆盖原来fsbl.elf文件；

拷贝\build\samples路径下生成的24_DriveRotationCiA402.elf到该路径下；

拷贝生成的ENI文件（master.xml）文件到该路径下

打开Xilinx XSCT tool进入到\externals\boot路径下，生成boot.bin

将boot.bin文件拷贝到SD卡中，设置开发板SD卡启动，上电运行

主站性能数据

网络配置：Beckhoff EK1100+EL1004+EL2004+EL6692 (60 bytes frame)。

运行在R5 CP（x32）上测试数据：

运行在A53 CPU（x64）上测试数据：

第三方抓包工具性能分析方法

一般情况下EtherCAT主站性能测试会关注主站通讯周期，circle time是否稳定，抖动多少，因此可以设置在不同的circle time，比如2ms，1ms，500us，250us，125us等条件下测试抖动，可以采用第三方的抓包工具+wireshark进行报文分析，不同主站周期，需要修改代码以及ENI文件的circle time，此处以1ms主站周期，邮箱任务周期是5ms（主站周期的5倍）。

对Wireshark数据包进行针对性分析，设置时间显示格式如下

　使用ecat.ado == 0x130命令，过滤出从站在第几条报文处进入op状态的，这里是33900，意味着33900前的报文不能用于分析circle time，因为pdo数据/周期性数据只在从站进入op后才被发送。

分析周期性报文，注意到每个周期性报文包含三个子报文(逻辑寻址)以及一个DC相关的ARMW命令

　过滤出周期性报文，使用该指令ecat.sub1.cmd == LRD && ecat.sub1.cnt == 0，过滤出子报文1为LRD且计算器值为0（表示从主站发出，未经过从站）的周期性报文，选择三角进行报文排序，可以是从小到大，或者从大到小，最小周期是999.496us。

本文转载自：cechina

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信迈基于FPGA ZYNQ的Ethercat高实时工业控制解决方案-CSDN博客

信迈基于FPGA ZYNQ的Ethercat高实时工业控制解决方案

深圳信迈科技DSP+ARM+FPGA

已于 2022-07-12 09:09:22 修改

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ZYNQ

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于 2021-06-27 21:24:34 首次发布

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图1：硬件架构图

EtherCAT 主站硬件介绍　主站硬件主要由三部分组成见图4：PC端、Zedboard主站开发板以及外扩的FMC网卡。PC通过串口终端来实现操作系统指令输入，PC端上的EtherCAT网络诊断配置工具KPA EtherCAT Studio通过RPC服务连接Zedboard主站板，可以实现对主站和从站的配置，扫描生成网络配置文件。Zedboard作为EtherCAT主站板具体可参考 Avnet: Quality Electronic Components & Services 。

图2：测试硬件

图 3：硬件内部架构

1.1实时数据获取单元实时数据获取单元采用的是虹科的网络分析仪Profishark 100M或Profishark 1G,两个网口为标准的100M/1Gbps 以太网接口。支持单独捕获上行和下行数据,并且可以将捕获的数据包供Wireshark /Profishark Manager等软件进行数据分析。此外,它捕获数据包时间戳的分辨率可以达到5ns,保证了实验数据的精确性，如下图:

2.2离线数据分析单元离线数据分析单元是由PC 机运行开源软件Wireshark 实现的,在实验的最后,所有捕获的的实验数据都会交给离线数据单元进行处理和分析。

Xenomai：xenomai依赖的一些库文件，这个可以官网下载xenomai对应的版本如2.6.3。然后在根目录下make后会生成这个库文件。

1.3 测试数据

信迈科技zynq ethercat主站 FPGA高实时带加密实现32轴

性能优势

更快的循环周期，可以达到31.25us更低的抖动，抖动时间小于0.004us同步性能好，主站和各个从站设备可以达到远小于1us的时钟同步精度（4轴实测50ns）

性能对比：

更多性能对比总结：

1.4 基于FPGA的Ethercat定制栈最大可实现32轴

市场痛点

【PLC厂家的痛点】

目前，国内的大多数PLC厂家主要通过增加运控模块来实现轴的运动控制，可控制的轴数比较少（通常是4-6轴），并且模块的价格高昂（一个模块几万）。如果要控制多轴成本就更高，而且控制精度不高，轴与轴之间的精度很大，这意味着不能进入高精尖控制领域。

【应用领域的痛点】

在传统的机加工行业，普通的机床多采用脉冲控制，可以控制的轴数少（4-8轴）。随着产业化升级，常规的控制方案面对需要高精度高速度的产业，以及多设备协同工作的工况，性能越来越捉襟见肘。

现有客户一般都采用传统的总线方案，传统的控制总线具有易干扰、低带宽、硬件接线复杂以及无法快速错误定位等缺点。

常规多轴运控系统，一般都采用多块PCI接口运控卡级联扩展的方式，解决多轴运行的问题，但是这将大大增加您的使用成本。如果一款板卡只支持4个轴，而您的系统恰好需要5个轴来控制的话，您将不得不购买两张运控卡；而且随着越来越多的轴扩展，现场的走线将变得越来越杂乱，同时您的工业PC也必须具有足够多的PCI接口供您的系统来使用。

解决方案

EtherCAT技术的出现，解决了传统控制行业上的短板。由于采用了网线通讯使得可控制的伺服驱动器数量剧增（最多可多达65535台），在增加伺服驱动器个数的同时，利用EtherCAT专门协议还可同时保证数据的实时性传送（同步误差为微妙级），这在多轴协同工作的场合尤为重要。

【领先的EtherCAT技术解决方案】

目前针对工业领域的实际应用场合，开发了PLC功能升级的技术解决方案：

1、该方案是基于Altera fpga的EtherCAT定制协议栈；

2、更快的循环周期，可以达到31.25us，更低的抖动，抖动时间小于0.004us，同步性能好，主站和各个从站设备可以达到远小于1us的时钟同步精度（4轴实测50ns）

3、同时最大可支持1024点的IO设备；

4、可根据客户的实际需求，定制2款伺服驱动器和一款IO设备（DO/DI）。

【性能指标】

可同时最大控制32轴，控制精度如下：8轴125us，16轴是250us，32轴是500us。目前测试运控卡，20亿包数据无丢失。

测试了500us, 250us, 125us, 抖动±75ns

【功能升级方式】

客户完全不需要了解什么是EtherCAT，只需要配合健飞按如下简单步骤进行升级：

在现有产品基础上，客户仅仅是在原有的电路板上增加一个FPGA芯片，然后使用CPU或者ARM甚至是单片机，像操作DRAM一样简单的读写，

即可完成不同总线接口转EtherCAT接口。

将根据客户自己做的硬件板子，定制烧录的程序并且提供给客户，客户使用这个烧录程序就可以进行功能升级，只需要几天时间就可以完成了。

【硬件的制作要求】

要求硬件芯片采用altera max10芯片，与PLC控制器之间的接口，支持并口（DSP为EMIF、ARM为GPMC、单片机为FSMC）或者PCIE接口。

【调试】

提供简单易用的寄存器和时序手册，客户按该文档进行编写软件程序，并且健飞将会提供

技术支持，协助客户进行调试。

【兼容性】

与市场主流品牌均测试并兼容，包括汇川，高创，三洋、松下等品牌伺服器有连接测试过，性能稳定。

【EtherCAT控制系统框图示例】

信迈科技官方网站：www.szxinmai.com

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信迈基于FPGA ZYNQ的Ethercat高实时工业控制解决方案

信迈zynq ethercat主站 FPGA高实时带加密实现32轴性能优势更快的循环周期，可以达到31.25us 更低的抖动，抖动时间小于0.004us 同步性能好，主站和各个从站设备可以达到远小于1us的时钟同步精度（4轴实测50ns）性能对比：更多性能对比总结：............

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FPGA EtherCAT的主站硬件主要由三部分组成：PC端、Zedboard主站开发板和外扩的FMC网卡。PC通过串口终端输入操作系统指令，而PC端上的EtherCAT网络诊断配置工具KPA EtherCAT Studio可以通过RPC服务连接Zedboard主站板，实现对主站和从站的配置，并生成网络配置文件。Zedboard作为EtherCAT主站板是Avnet公司提供的一种具体的硬件平台。

综上所述，FPGA EtherCAT是一种基于FPGA的EtherCAT主站，它提供了出色的实时性、灵活性和性价比。其主站硬件由PC端、Zedboard主站开发板和外扩的FMC网卡组成，通过相应的工具和配置可以实现对主站和从站的管理和配置。123

#### 引用[.reference_title]

- *1* *2* [[FPGA] FPGA设计EtherCAT主站的方法和常见问题](https://blog.csdn.net/ic2121/article/details/120453151)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"]

- *3* [信迈基于FPGA ZYNQ的Ethercat高实时工业控制解决方案](https://blog.csdn.net/YEYUANGEN/article/details/118280228)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"]

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[FPGA]FPGA设计EtherCAT主站的方法和常见问题_ethercat fpga 延迟-CSDN博客

[FPGA]FPGA设计EtherCAT主站的方法和常见问题

最新推荐文章于 2024-03-10 19:48:26 发布

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一、基于FPGA的EtherCAT主站的设计方法 FPGA模块主要分为五部分：初始化、状态机、PDO、SDO、同步。 1）初始化模块初始化主要工作是搜集网络拓扑结构、搜集各个节点的信息内容、初始化各个节点的时间系统与初始同步。 2）状态机模块该模块主要实现各个节点的状态机转化。 INIT->预运行->安全运行->运行

3）PDO模块该模块实现PDO数据的准备、发送、接收。

4）SDO模块该模块实现SDO数据的准备、发送、接收。 5）同步该模块实现动态时间同步。将以上五个模块设计完成，加上与ARM/DSP/CPU通信的通信接口，以及与运控相关的模块（模拟量、IO、手轮等），即可实现整个设计。二、基于FPGA的EtherCAT主站的常见问题 1）初始化模块中，访问节点EEPROM的方式理解比较绕 2）状态机转移中，出现转移不成功，记得读取节点0x134寄存器，查看错误代码，根据错误代码来查看具体不能转移成功的原因。这里，会出现林林总总的原因，只要对照手册，基本都能解决。这里，也是整个主站设计中，比较耗时间的问题之一。 3）PDO模块中，部分厂家对设置寻址和逻辑寻址有特殊要求，需要注意。 4）SDO模块中，部分厂家支持FMMU来进行数据访问，部分厂家仅支持寄存器来进行数据访问。 5）同步模块中，出现从站之间的同步问题，主站和从站之间的同步问题，出现产品应用与主站之间的同步问题。关于同步算法，也是最耗时间的问题。关于同步方案，可以以FPGA主站作为同步源，也可以以第一个伺服作为同步源；后者难度高点，但作者经历前者的产品应用多一些。三、EtherCAT主站方案的比较开发时间层面：基于ARM的开源linux主站最优，基于ARM+FPGA的主站次之产品成本层面：基于FPGA的主站最优，基于ARM的开源linux主站次之产品性能层面：基于FPGA的主站最优，基于ARM+FPGA的主站次之。 --------------------- 作者：feihufuture 链接：https://bbs.21ic.com/icview-3148480-1-1.html 来源：21ic.com 此文章已获得原创/原创奖标签，著作权归21ic所有，任何人未经允许禁止转载。

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将以上五个模块设计完成，加上与ARM/DSP/CPU通信的通信接口，以及与运控相关的模块（模拟量、IO、手轮等），即可实现整个设计。2）状态机转移中，出现转移不成功，记得读取节点0x134寄存器，查看错误代码，根据错误代码来查看具体不能转移成功的原因。5）同步模块中，出现从站之间的同步问题，主站和从站之间的同步问题，出现产品应用与主站之间的同步问题。开发时间层面：基于ARM的开源linux主站最优，基于ARM+FPGA的主站次之。产品性能层面：基于FPGA的主站最优，基于ARM+FPGA的主站次之。

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