概述 ? ?

在EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通訊過程中，網(wǎng)絡(luò)分析和故障排除是開發(fā)中必要的一環(huán)，但EthaerCAT網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包十分復(fù)雜，且數(shù)據(jù)包數(shù)量多，數(shù)據(jù)實時性強(qiáng)。由于這些特性的存在，使得對EtherCAT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析診斷變得不是件容易的事情。今天，本文就從網(wǎng)絡(luò)分析和故障排除的角度，演示如何通過軟硬件搭配的形式完成對EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的分析。

借助專業(yè)的硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)幀分析 ? ?

EtherCAT網(wǎng)絡(luò)是一個實時性非常強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)幀往往在微秒級，通過抓包分析某個周期的數(shù)據(jù)。然而如果采用不具備單獨時鐘的硬件對數(shù)據(jù)進(jìn)行抓包，數(shù)據(jù)包的時間戳將是抓到上位機(jī)的系統(tǒng)時間，這就使得數(shù)據(jù)包的時間戳并不是真實的時間，在對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實時分析是就存在了諸多不便。我們建議客戶采用專業(yè)的，具有獨立時鐘的TAP硬件來為數(shù)據(jù)幀實時的打上時間戳，便于客戶對EtherCAT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精確的分析。

具體的操作流程如下：

我們需要在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，將TAP插入主站和第一個從站之間來抓取數(shù)據(jù)。TAP也可以插入從站和從站之間，當(dāng)前版本的EC-Inspector只支持在主從之間插入TAP。

將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀寫入PCAP文件。其中，離線分析支持PcapNg文件。

抓取時可以設(shè)置觸發(fā)條件，例如:

在檢測到任何錯誤的情況下停止

在特定的輸入/輸出被改變的情況下停止

在檢測循環(huán)過程數(shù)據(jù)交換中的WKC錯誤停止

基于網(wǎng)絡(luò)配置文件(ENI)的EtherCAT協(xié)議的分析和解碼 ? ? ?

如果您想要更快的了解我們的EC-Inspector軟件使用方式，您可以直接觀看我們的視頻，更快的了解EC-Inspector的工作方式。

EC-Inspector可以通過導(dǎo)入已知的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮募‥NI文件）來解析網(wǎng)絡(luò)中實時的數(shù)據(jù)包信息。該方式可以使用戶無需指導(dǎo)快速上手分析EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中的各種信息。

為什么EC-Inspector可以通過ENI文件來解析數(shù)據(jù)包呢？因為ENI文件是EtherCAT技術(shù)規(guī)范的一部分?(ETG.2100)。ENI文件中記錄了所有從站的定義，如：循環(huán)周期、PDO變量、PDO映射等信息。所有的EtherCAT主站都依據(jù)ENI文件作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行通訊，因此，在ENI文件中可以說集成了整個EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的所有配置信息。有了這些配置信息EC-Inspector基于這些信息對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，就可以快速、準(zhǔn)確、無誤的為用戶提供每個從站的數(shù)據(jù)幀信息了。

只知道了網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的信息，仍然不足以解析數(shù)據(jù)包。EC-Inspector中集成了EtherCAT網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的組包方式，完全按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析。在用戶界面上無需查看繁瑣的數(shù)據(jù)幀軟件會自行解析。EC-Inspector對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)均已經(jīng)解析完畢。

如何在線監(jiān)控分析網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)變量 ? ? ?

在EC-Inspector中添加變量至Watch List中，即可在watch list標(biāo)簽頁下的Chart窗口查看數(shù)據(jù)的變化。支持所有數(shù)據(jù)類型、符號、偏移。并且支持對每個從站數(shù)據(jù)的過濾，在一個圖表中最多支持顯示500個變量。并且支持這些將據(jù)和圖表保存為文件。

我們可以設(shè)置一個或幾個變量，當(dāng)變量的值滿足某一條件時停止圖表的活動。這種場景可以在長時間運行中抓取EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中錯誤的表現(xiàn)，并通過這些凍結(jié)的圖表分析成因。

如何分析從站的運行狀態(tài) ? ? ?

基于寄存器AL狀態(tài)我們可以對從站狀態(tài)進(jìn)行評估(0x0130)。同樣，可以根據(jù)每個從站的錯誤計數(shù)器(ESC將0x300寄存器寄存器到0x313)來檢查從站運行是否正常。（注意:只有當(dāng)主服務(wù)器請求寄存器時，寄存器的值才能被捕獲。從控制器錯誤寄存器中讀取值后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析?？赡馨l(fā)生以下錯誤情況：當(dāng)兩個設(shè)備之間的物理連接中斷時，對應(yīng)的鏈路丟失計數(shù)器將會增加。

數(shù)據(jù)幀發(fā)生錯誤將導(dǎo)致無效幀計數(shù)器包括CRC錯誤計數(shù)器和RX錯誤計數(shù)器增加。

其中，硬件錯誤可以分為兩種類型:

CRC錯誤=幀問題:

循環(huán)冗余檢查整個以太網(wǎng)幀的錯誤。

只能在幀內(nèi)出現(xiàn)(校驗和只對以太網(wǎng)幀進(jìn)行驗證)。

CRC錯誤計數(shù)器(無效幀計數(shù)器的低字節(jié))

RX錯誤=傳輸問題:

個別符號錯誤(特定硬件編碼無效)。

可以發(fā)生在幀內(nèi)部和幀外部(每個物理接口在幀之間傳輸空閑符號)

RX錯誤計數(shù)器(無效幀計數(shù)器的高字節(jié))

對于整個從站網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的辨別和分析 ? ?

EC-Inspector具備全網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膱D形化視圖，我們可以從端口顏色反映連接質(zhì)量:灰色=好/黃色=警告/紅色=錯誤。右側(cè)是整個EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)的記錄和統(tǒng)計，所有從站的錯誤計數(shù)器和端口信息都在這里展示。

快照留存和數(shù)據(jù)處理步驟 ? ? ?

如果您想要對從站進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的分析，也可以按照快照形式來對數(shù)據(jù)進(jìn)行留存和回溯分析。快照操作方式如下圖：

步驟1:定義捕獲設(shè)置

步驟2:拍攝快照

步驟3:選擇“Capture File for diagnostic”

步驟4:評估數(shù)據(jù)

每個網(wǎng)絡(luò)周期數(shù)據(jù)的分步處理 ? ? ?

有些情況下，我們需要對整個EtherCAT網(wǎng)絡(luò)下，某些特定的周期進(jìn)行逐一的分析。EC-Inspector具備這樣的功能，只需要你導(dǎo)入在網(wǎng)絡(luò)運行時留存的數(shù)據(jù)包文件（完整的數(shù)據(jù)文件）和ENI文件。即可精確到某一周期來復(fù)現(xiàn)從站的狀態(tài)。

當(dāng)然，我們可以利用這樣的回溯機(jī)制，來進(jìn)行過去某段時間的從站數(shù)據(jù)幀變化的統(tǒng)計和檢測。精確到周期；精確到某一從站的某一變量的詳細(xì)變化。

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　　審核編輯：湯梓紅