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(shí)時(shí)性強(qiáng)。由于這些特性的存在，使得對(duì)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(duì)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(gè)實(shí)時(shí)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(jí)，通過抓包分析某個(gè)周期的數(shù)據(jù)。然而如果采用不具備單獨(dú)時(shí)鐘的硬件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抓包，數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳將是抓到上位機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間，這就使得數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳并不是真實(shí)的時(shí)間，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(dú)立時(shí)鐘的TAP硬件來為數(shù)據(jù)幀實(shí)時(shí)的打上時(shí)間戳，便于客戶對(duì)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(gè)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(shí)可以設(shè)置觸發(fā)條件，例如:

在檢測(cè)到任何錯(cuò)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(cè)循環(huán)過程數(shù)據(jù)交換中的WKC錯(cuò)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(shí)時(shí)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?yàn)镋NI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(gè)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(duì)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(gè)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(huì)自行解析。EC-Inspector對(duì)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(yè)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(hào)、偏移。并且支持對(duì)每個(gè)從站數(shù)據(jù)的過濾，在一個(gè)圖表中最多支持顯示500個(gè)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(gè)或幾個(gè)變量，當(dāng)變量的值滿足某一條件時(shí)停止圖表的活動(dòng)。這種場(chǎng)景可以在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中抓取EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)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(yùn)行狀態(tài) ? ? ?

基于寄存器AL狀態(tài)我們可以對(duì)從站狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估(0x0130)。同樣，可以根據(jù)每個(gè)從站的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器(ESC將0x300寄存器寄存器到0x313)來檢查從站運(yùn)行是否正常。（注意:只有當(dāng)主服務(wù)器請(qǐng)求寄存器時(shí)，寄存器的值才能被捕獲。從控制器錯(cuò)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(cuò)誤情況：當(dāng)兩個(gè)設(shè)備之間的物理連接中斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的鏈路丟失計(jì)數(shù)器將會(huì)增加。

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

其中，硬件錯(cuò)誤可以分為兩種類型:

CRC錯(cuò)誤=幀問題:

循環(huán)冗余檢查整個(gè)以太網(wǎng)幀的錯(cuò)誤。

只能在幀內(nèi)出現(xiàn)(校驗(yàn)和只對(duì)以太網(wǎng)幀進(jìn)行驗(yàn)證)。

CRC錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器(無效幀計(jì)數(shù)器的低字節(jié))

RX錯(cuò)誤=傳輸問題:

個(gè)別符號(hào)錯(cuò)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(gè)物理接口在幀之間傳輸空閑符號(hào))

RX錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器(無效幀計(jì)數(shù)器的高字節(jié))

對(duì)于整個(gè)從站網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(cuò)誤。右側(cè)是整個(gè)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)的記錄和統(tǒng)計(jì)，所有從站的錯(cuò)誤計(jì)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(duì)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行留存和回溯分析?？煺詹僮鞣绞饺缦聢D：

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(píng)估數(shù)據(jù)

每個(gè)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(duì)整個(gè)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(yùn)行時(shí)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(shí)間的從站數(shù)據(jù)幀變化的統(tǒng)計(jì)和檢測(cè)。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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北京盟通科技有限公司成立于2013年，是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)。公司專注于實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及工業(yè)通訊技術(shù)的研發(fā)、推廣及技術(shù)支持服務(wù)。依托于核心團(tuán)隊(duì)多年的海外和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，我們與歐洲多家自動(dòng)化領(lǐng)域的佼佼者達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，是德國(guó)Unified Automation公司、德國(guó)Acontis Technologies公司、德國(guó)Dina Elektronik公司在中國(guó)區(qū)域的唯一授權(quán)合作伙伴，瑞典HMS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有限公司FSoE協(xié)議軟件（Ixxat@品牌）、CANopen協(xié)議棧（emotas）等產(chǎn)品的正式授權(quán)分銷商。為客戶提供EtherCAT主站協(xié)議棧、OPC UA SDK軟件開發(fā)包、CANopen協(xié)議棧、FSoE協(xié)議軟件、CAN總線硬件、DINA安全模塊等工業(yè)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)和定制化產(chǎn)品。

　　審核編輯：湯梓紅