上周的分享已經(jīng)介紹了整個(gè)參考設(shè)計(jì)的概況和相關(guān)硬件資源。那么，本次會(huì)從軟件工程角度進(jìn)行分享。首先來了解EtherCAT Slave工作流程。

EtherCAT Slave工作流程

EtherCAT共有四種工作模式：

1.Free Run模式：

每個(gè)從站的應(yīng)用層（如控制器）獨(dú)立運(yùn)行，與EtherCAT總線的周期無關(guān)。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，適用于對(duì)同步要求不高的場景。

缺點(diǎn)：無法保證所有設(shè)備同步運(yùn)行，可能導(dǎo)致控制誤差。

2.SM Sync模式

（SyncManager Synchronization）

使用SyncManager的事件觸發(fā)機(jī)制來同步數(shù)據(jù)處理。

從站在接收到新的過程數(shù)據(jù)后觸發(fā)中斷或事件，通知應(yīng)用層處理。

適用于中等同步要求的場景。

3.DC模式（Distributed Clocks）

所有從站的內(nèi)部時(shí)鐘通過主站進(jìn)行同步，達(dá)到納秒級(jí)精度。

從站在精確的時(shí)間點(diǎn)處理數(shù)據(jù)，確保整個(gè)系統(tǒng)同步。

適用于高精度運(yùn)動(dòng)控制、測量系統(tǒng)等場景。

4.Mailbox模式

用于非周期性數(shù)據(jù)通信，如參數(shù)配置、診斷信息等。

通信通過Mailbox通道進(jìn)行，通常與CoE、FoE、SoE等協(xié)議結(jié)合使用。

不是過程數(shù)據(jù)同步模式，但常與其他模式配合使用。

在伺服控制應(yīng)用中，出于對(duì)實(shí)時(shí)性能的考慮，我們選用基于DC模式+Mailbox模式相結(jié)合，在DC模式下，所有的Slave節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)行時(shí)鐘同步校準(zhǔn)，Master會(huì)根據(jù)用戶設(shè)定，周期性的收發(fā)數(shù)據(jù)給到所有的從站節(jié)點(diǎn)，并且會(huì)在完成數(shù)據(jù)交互后的某一時(shí)刻，在所有從站節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生Sync信號(hào)，用于系統(tǒng)同步。

其中，同步周期時(shí)間，和從站節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)交互后至產(chǎn)生sync之間的時(shí)間，通常稱為shift time，都需要根據(jù)實(shí)際環(huán)路傳輸延遲和主站處理時(shí)間來確定。該參考設(shè)計(jì)，EtherCAT的同步周期設(shè)定為250us，sync信號(hào)的shift time為50us。

下圖為從站的整個(gè)工作流程圖：

當(dāng)片內(nèi)的EtherCAT從站控制器接收到來自主站的數(shù)據(jù)，并處理完成后，CM33核會(huì)觸發(fā)PDI中斷。在該中斷內(nèi)會(huì)完成兩件事情:

1.基于Cia402協(xié)議完成電機(jī)指令提取的相關(guān)操作，

2.將提取到的指令通過MU，從CM33核下發(fā)給CM7核。隨后會(huì)在設(shè)定的時(shí)間后產(chǎn)生sync信號(hào)，將該信號(hào)連接至XBAR，通過相關(guān)配置，在兩個(gè)ARM核會(huì)各自產(chǎn)生中斷，CM33處理EtherCAT相關(guān)狀態(tài)機(jī)，更新電機(jī)狀態(tài)；CM7核下發(fā)電機(jī)指令，通過MU反饋電機(jī)狀態(tài)。

得益于靈活的XBAR外設(shè)，EtherCAT從站控制器sync信號(hào)能夠直接通過總線連接至片內(nèi)外設(shè)，觸發(fā)中斷，擁有更短的觸發(fā)延遲，能夠確保整個(gè)系統(tǒng)擁有更好的同步性，在一顆芯片上即可完成所有同步配置，方便客戶開發(fā)。

EtherCAT從站節(jié)點(diǎn)的整個(gè)工作流程，涉及到了靈活的XBAR使用。

下篇進(jìn)一步跟大家介紹如何利用XBAR與以及相關(guān)外設(shè)去同步電機(jī)控制模塊與EtherCAT模塊。