EtherCAT FP介紹系列文章—EoE

EtherCATEoE原理

EoE（Ethernet over EtherCAT）是允許在EtherCAT網(wǎng)絡中傳輸標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)使用標準以太網(wǎng)設備，如打印機、相機或PC的技術(shù)。EoE從第三方設備傳輸?shù)紼therCAT主站的數(shù)據(jù)幀通過EtherCAT協(xié)議進行透傳。通過EoE技術(shù)，EtherCAT網(wǎng)絡對以太網(wǎng)設備是完全透明的，實時特性不會受到影響。

支持EoE的EtherCAT從站設備的性能和內(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應避免通過EoE并行發(fā)送多個以太網(wǎng)幀。

默認情況下，操作系統(tǒng)自帶的TCP/IP協(xié)議站計算通過網(wǎng)卡發(fā)送的所有幀的校驗和（CRC）。但有時網(wǎng)卡會更改這些設置并計算CRC，從而減輕CPU負擔。此功能在使用EoE時可能會導致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)設備，網(wǎng)卡設備無法創(chuàng)建有效的校驗和。數(shù)據(jù)幀被連接的以太網(wǎng)設備破壞。為了使EoE在主機側(cè)正常工作，就需要對網(wǎng)卡部分進行一些針對性改造。

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

通過上面的介紹可以概括，一個完整的EoE系統(tǒng)應該包含三個部分：上位機操作系統(tǒng)、EtherCAT主站網(wǎng)關(guān)、支持EoE的從站模塊。通常情況下支持EoE的從站模塊是設備供應商提供的標準品。所以我們更加關(guān)注上位機操作系統(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，負責將上位操作系統(tǒng)處理果的IP協(xié)議站以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀路由到從站設備上。Virtual Switch交換機功能與標準第2層以太網(wǎng)交換機的功能相同。

-上位系統(tǒng)的EoE Endpoint

上位機操作系統(tǒng)處理EoE的接口。EoE Endpoint通過處理上位機的網(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)猜能夠當作標準以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口處理。

Acontis憑借大量的EtherCAT客戶現(xiàn)場應用經(jīng)驗和客戶實地測試，在acontis EtherCAT主站方案EC-Master中集成穩(wěn)定可靠的EoE Switch功能。同時為了配合EC-Master EtherCAT主站的EoE Switch正常工作，在上位機還提供了EoE Endpoint SDK、EoE Gateway以及網(wǎng)絡配置工具集成調(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與從設備通信。

通過使用EoE Endpoint API，可以將用戶應用程序和EoE Endpoint集成在同一個上位機應用程序中，由單一應用程序即可完成Windows驅(qū)動配置和虛擬網(wǎng)絡驅(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”將從站設備和RAS客戶端中實現(xiàn)的“EoE endpoint”之間實現(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)絡驅(qū)動程序”接口并創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡接口。

EC-EoE Gateway是一個輔助應用程序，當沒有調(diào)用EoE Endpoint API的普通應用程序希望實現(xiàn)Windows系統(tǒng)和運行EC-Master的控制器之間實現(xiàn)EoE通信時，可以直接在Windows系統(tǒng)上運行EC-EoE Gateway，實現(xiàn)EoE Endpoint功能。