基于Linux嵌入式平台的EtherCAT主站系统研究与设计

本研究提出了一套完整的基于Linux嵌入式平台的EtherCAT主站系统设计方案，旨在打通整个EtherCAT协议技术环节。从主站和从站的硬件层面到软件层面再到上位机软件，开发出整套拥有自主知识产权的EtherCAT主站系统。设计EtherCAT从站模块，选用从站控制芯片ET1100设计通信板，STM32单片机设计控制板，将通信板和控制板通过SPI总线接口组合，组成两套从站模块，分别实现数字输入信号检测和模拟输入信号检测的功能。设计EtherCAT主站模块，选用基于AM3358处理器的BeagleBone Black作为Linux嵌入式开发平台，并且在该平台上运行集成Xenomai实时补丁的Linux操作系统，接着在操作系统上构建IgH EtherCAT Master for Linux开源框架和配置开发环境，最后基于这套开源框架进行应用程序的设计，完成整套主站模块设计。设计EtherCAT主站程序的两种交互模式，一种是基于命令行操作的控制台模式，还有一种是基于Qt开发的图形用户界面模式。用户可以通过任意模式，实现过程数据通信和服务数据通信的数据读写，并且执行一些其他的必要功能操作。结果表明，从站模块的基本功能实现，可以有效检测输入的数字信号和模拟信号。主站模块的基本功能实现，可以与从站模块建立起有效的过程数据通信和服务数据通信，性能上同步误差在ns级，报文的传输时间在us级，通讯抖动在us级别，可以满足工业控制系统对实时性的要求。控制台模式和图形用户界面模式交互有效。

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