EtherCAT是一种应用于工厂自动化和流程自动化领域的实时工业以太网现场总线协议，是工业通信网络国际标准IEC61158和IEC61784的组成部分。《工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用》介绍了：实时工业以太网技术进展、EtherCAT系统组成原理、EtherCAT协议、从站专用集成电路芯片ET1100、ET1100从站硬件设计实例、EtherCAT用于伺服驱动器控制应用协议CoE和SoE、Windows XP操作系统下EtherCAT主站驱动程序设计、基于微处理器的EtherCAT从站驱动程序设计和开发实例。 　　《工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用》可作为工业自动化和计算机控制专业研究生教材或教学参考书，亦可作为EtherCAT协议开发技术人员的工具书。

　　从以太网的角度看，一个EtherCAT网段可被简单地看作一个独立的以太网设备。该“设备”接收并发送以太网报文。然而，这个“设备”并没有以太网控制器及相应的微处理器，而是由多个EtherCAT从站组成。这些从站可直接处理接收的报文，并从报文中提取或插入相关的用户数据，然后将该报文传输到下一个EtherCAT从站。最后一个EthereAT从站发回经过完全处理的报文，并由第一个从站作为响应报文发送给控制单元。这个过程利用了以太网设备独立处理双向传输（TX和RX）的特点，并运行在全双工模式下，发出的报文又通过Rx线返回到控制单元。 　　报文经过从站节点时，从站识别出相关的命令并做出相应的处理。信息的处理在硬件中完成，延迟时间约为100～500ns（取决于物理层器件），通信性能独立于从站设备控制微处理器的响应时间。每个从站设备有最大容量为64 KB的可编址内存，可完成连续的或同步的读写操作。多个EtherCAT命令数据可以被嵌入到一个以太网报文中，每个数据对应独立的设备或内存区。 　　从站设备可以构成多种形式的分支结构，独立的设备分支可以放置于控制柜中或机器模块中，再用主线连接这些分支结构。

第1章 概述1 1.1 实时工业以太网概述1 1.2 EtherCAT协议概述3 第2章 EtherCAT协议5 2.1 EtherCAT系统组成5 2.1.1 EtherCAT主站组成5 2.1.2 EtherCAT从站组成6 2.1.3 EtherCAT物理拓扑结构8 2.2 EtherCAT数据帧结构9 2.3 EtherCAT报文寻址和通信服务10 2.3.1 EtherCAT网段寻址11 2.3.2 设备寻址12 2.3.3 逻辑寻址和FMMU14 2.3.4 通信服务和WKC16 2.4 分布时钟17 2.4.1 分布时钟描述17 2.4.2 传输延时和时钟初始偏移量的测量18 2.4.3 时钟同步19 2.5 通信模式21 2.5.1 周期性过程数据通信21 2.5.2 非周期性邮箱数据通信24 2.6 状态机和通信初始化25 2.7 应用层协议27 第3章 EtherCAT从站控制芯片29 3.1 ESC概述30 3.1.1 ESC芯片种类30 3.1.2 ESC存储空间30 3.1.3 ESC特征信息35 3.2 ESC芯片ET110037 3.2.1 ET1100引脚定义37 3.2.2 物理通信端口41 3.2.3 PDI接口45 3.2.4 配置引脚52 3.2.5 其他引脚53 3.3 ESC数据链路控制55 3.3.1 ESC数据帧处理55 3.3.2 ESC通信端口控制56 3.3.3 数据链路错误检测58 3.3.4 ESC数据链路地址59 3.3.5 逻辑寻址控制60 3.4 ESC应用层控制61 3.4.1 状态机控制和状态61 3.4.2 中断控制63 3.4.3 看门狗控制64 3.5 存储同步管理65 3.5.1 存储同步管理器概述65 3.5.2 缓存类型数据交换67 3.5.3 邮箱数据通信机制68 3.6 从站信息接口71 3.6.1 EEPROM内容71 3.6.2 EEPROM访问控制72 3.6.3 EEPROM操作错误处理75 3.7 分布时钟操作76 3.7.1 分布时钟信号76 3.7.2 分布时钟的初始化80 3.7.3 同步信号的配置83 第4章 EtherCAT硬件设计84 4.1 EtherCAT从站PHY器件选择84 4.2 微处理器操作的EtherCAT从站硬件设计实例85 4.2.1 ET1100的接线86 4.2.2 ET1100配置电路88 4.2.3 MII接线89 4.2.4 微处理器接口引脚接线91 4.3 直接I/O控制EtherCAT从站硬件设计实例92 第5章 EtherCAT伺服驱动器控制应用协议95 5.1 CoE（CANopenoverEtherCAT）95 5.1.1 CoE对象字典96 5.1.2 周期性过程数据通信97 5.1.3 CoE非周期性数据通信98 5.1.4 应用层行规108 5.2 SoE（SERCOSoverEtherCAT）115 5.2.1 SoE状态机115 5.2.2 IDN继承116 5.2.3 SoE过程数据映射117 5.2.4 SoE服务通道120 第6章 EtherCAT主站驱动程序127 6.1 数据定义头文件128 6.2 网卡操作相关类的定义和实现135 6.2.1 基于NDIS的网卡驱动程序135 6.2.2 CEcNpfDevice类137 6.2.3 CNpfInfo类140 6.2.4 获得计算机网卡信息141 6.2.5 打开网卡143 6.2.6 发送数据帧146 6.2.7 接收数据帧147 6.2.8 关闭网卡151 6.3 从站设备对象的定义和实现152 6.3.1 CEcSimSlave类的定义153 6.3.2 CEcSimSlave类的实现154 6.4 主站设备对象的定义和实现157 6.4.1 CEcSimMaster类的定义157 6.4.2 初始化和启动CEcSimMaster数据对象159 6.4.3 配置从站设备对象160 6.4.4 状态机运行163 6.4.5 发送非周期性EtherCAT数据报文166 6.4.6 发送周期性EtherCAT数据帧168 6.4.7 接收EtherCAT数据帧174 6.5 主站实例程序177 6.5.1 通信配置初始化流程178 6.5.2 周期性运行控制181 第7章 从站驱动程序183 7.1 从站驱动程序头文件ec_def.h183 7.2 从站基本操作192 7.3 从站驱动程序总体结构195 7.4 从站周期性数据的处理198 7.4.1 同步运行模式198 7.4.2 自由运行模式199 7.5 从站非周期性事件的处理201 7.6 从站状态机的处理201 7.6.1 状态机处理流程202 7.6.2 检查SM通道设置206 7.6.3 启动邮箱数据通信212 7.6.4 启动周期性输入数据通信213 7.6.5 启动周期性输出数据通信215 7.6.6 停止EtherCAT数据通信216 参考文献218