EtherCATEoE原理

EoE（Ethernet over EtherCAT）是允許在EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中傳輸標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備，如打印機(jī)、相機(jī)或PC的技術(shù)。EoE從第三方設(shè)備傳輸?shù)紼therCAT主站的數(shù)據(jù)幀通過EtherCAT協(xié)議進(jìn)行透傳。通過EoE技術(shù)，EtherCAT網(wǎng)絡(luò)對以太網(wǎng)設(shè)備是完全透明的，實(shí)時(shí)特性不會受到影響。

支持EoE的EtherCAT從站設(shè)備的性能和內(nèi)存容量通常比較有限，僅處于可以處理連續(xù)的以太網(wǎng)幀的水平。因此，EtherCAT主站的switch應(yīng)避免通過EoE并行發(fā)送多個(gè)以太網(wǎng)幀。

默認(rèn)情況下，操作系統(tǒng)自帶的TCP/IP協(xié)議站計(jì)算通過網(wǎng)卡發(fā)送的所有幀的校驗(yàn)和（CRC）。但有時(shí)網(wǎng)卡會更改這些設(shè)置并計(jì)算CRC，從而減輕CPU負(fù)擔(dān)。此功能在使用EoE時(shí)可能會導(dǎo)致TCP/IP協(xié)議站生成無效幀，TCP/IP數(shù)據(jù)幀從EtherCAT主站路由到以太網(wǎng)設(shè)備，網(wǎng)卡設(shè)備無法創(chuàng)建有效的校驗(yàn)和。數(shù)據(jù)幀被連接的以太網(wǎng)設(shè)備破壞。為了使EoE在主機(jī)側(cè)正常工作，就需要對網(wǎng)卡部分進(jìn)行一些針對性改造。

EoE典型的應(yīng)用案例是在電機(jī)驅(qū)動器的調(diào)試和監(jiān)控軟件。傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動器的調(diào)試軟件通過串口或者其他端口單獨(dú)對電機(jī)驅(qū)動器參數(shù)配置或者調(diào)試。支持EoE功能后，電機(jī)驅(qū)動器不需要額外接線，電機(jī)驅(qū)動器的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)即負(fù)責(zé)控制通訊也負(fù)責(zé)配置和診斷，調(diào)試軟件使用TCP/IP將設(shè)置或者調(diào)試指令通過EtherCAT主站的路由傳送到電機(jī)驅(qū)動器上。

通過上面的介紹可以概括，一個(gè)完整的EoE系統(tǒng)應(yīng)該包含三個(gè)部分：上位機(jī)操作系統(tǒng)、EtherCAT主站網(wǎng)關(guān)、支持EoE的從站模塊。通常情況下支持EoE的從站模塊是設(shè)備供應(yīng)商提供的標(biāo)準(zhǔn)品。所以我們更加關(guān)注上位機(jī)操作系統(tǒng)、EtherCAT主站網(wǎng)關(guān)的環(huán)境搭建。

對從站的要求

需要從站的支持

?Mailbox protocol Ethernet over EtherCAT (EoE)

?IP Stack

?TCP/UDP

-EtherCAT主站網(wǎng)關(guān)的Virtual Switch

EtherCAT主站集成的以太網(wǎng)Virtual Switch功能，負(fù)責(zé)將上位操作系統(tǒng)處理果的IP協(xié)議站以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀路由到從站設(shè)備上。Virtual Switch交換機(jī)功能與標(biāo)準(zhǔn)第2層以太網(wǎng)交換機(jī)的功能相同。

-上位系統(tǒng)的EoE Endpoint

上位機(jī)操作系統(tǒng)處理EoE的接口。EoE Endpoint通過處理上位機(jī)的網(wǎng)卡驅(qū)動和系統(tǒng)接口，將前面介紹過TCP/IP數(shù)據(jù)幀打包成EtherCAT 主站Switch能夠處理的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。EtherCAT主站收到EoE Endpoint傳送的數(shù)據(jù)猜能夠當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口處理。

Acontis憑借大量的EtherCAT客戶現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和客戶實(shí)地測試，在acontis EtherCAT主站方案EC-Master中集成穩(wěn)定可靠的EoE Switch功能。同時(shí)為了配合EC-Master EtherCAT主站的EoE Switch正常工作，在上位機(jī)還提供了EoE Endpoint SDK、EoE Gateway以及網(wǎng)絡(luò)配置工具集成調(diào)試等多種方案。

AcontisEC-MasterEoE endpoint解決方案

1）EoE EndpointSDK

EoE Endpoint SDK是帶Windows網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動和RAS功能的EoE Endpoint開發(fā)包。此開發(fā)包是在RAS客戶端基礎(chǔ)上支持的EoE Endpoint API。功能集成了Windows EoE TAP適配器并創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)接口。調(diào)用并創(chuàng)建完成后第三方工具可以使用TCP/IP與從設(shè)備通信。

通過使用EoE Endpoint API，可以將用戶應(yīng)用程序和EoE Endpoint集成在同一個(gè)上位機(jī)應(yīng)用程序中，由單一應(yīng)用程序即可完成Windows驅(qū)動配置和虛擬網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動等操作。

Acontis EC-Engineer配置和診斷工具中完整集成了EoE endpoint API，可以通過EC-Engineer實(shí)現(xiàn)完整EoE調(diào)試的通訊鏈路。

2）AcontisEoEgateway第三方工具方案

在主站內(nèi)核中，“Virtual Ethernet Switch”將從站設(shè)備和RAS客戶端中實(shí)現(xiàn)的“EoE endpoint”之間實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和路由功能。Windows操作系統(tǒng)上使用“EoE endpoint網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序”接口并創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)接口。

EC-EoE Gateway是一個(gè)輔助應(yīng)用程序，當(dāng)沒有調(diào)用EoE Endpoint API的普通應(yīng)用程序希望實(shí)現(xiàn)Windows系統(tǒng)和運(yùn)行EC-Master的控制器之間實(shí)現(xiàn)EoE通信時(shí)，可以直接在Windows系統(tǒng)上運(yùn)行EC-EoE Gateway，實(shí)現(xiàn)EoE Endpoint功能。