基于S3C2440的Ethercat實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)

本文設計的Ethercat從站節點(diǎn)硬件包括從站協(xié)議控制器、從站CPU和網(wǎng)絡(luò )接口等部分組成。Ethercat從站中最關(guān)鍵部分是Ethercat協(xié)議控制器，它實(shí)現Ethercat的物理層與數據鏈路層的協(xié)議?，F在市場(chǎng)上有多種Ethercat協(xié)議控制器可供使用，如FPGA實(shí)現和ASIC實(shí)現。從站CPU采用ARM920T核的S3C2440芯片。接口連接方式采用16位異步微處理器方式[7]。從站的硬件實(shí)現如圖3所示。
其中ARM控制器實(shí)現Ethercat對現場(chǎng)任務(wù)的收集與調度；Ethercat從站控制器實(shí)現Ethercat協(xié)議；EEPROM用于保存從站配置數據和從站描述數據；網(wǎng)絡(luò )接口用于主從站之間或從站與從站之間的連接，根據Ethercat從站控制器的不同網(wǎng)絡(luò )接口可以分別為2-4個(gè)，網(wǎng)絡(luò )接口采用標準以太網(wǎng)物理層器件就可以。

圖3 從站節點(diǎn)結構框圖
4 數據交換
主從站之間交換的數據主要分兩種形式：一種是周期性數據；另一種是非周期性數據。周期性數據傳輸可以根據任務(wù)的緊迫性劃分其優(yōu)先級，通過(guò)采用EDF算法調度任務(wù)，把劃分好優(yōu)先級的任務(wù)放入緩沖區供系統調用。緩沖區為在內存中分配的一段空間，兩端都可以訪(fǎng)問(wèn)緩沖區中的數據；非周期性數據采用郵箱方式傳輸，此時(shí)一端寫(xiě)入數據到內存，且只有此段內存寫(xiě)滿(mǎn)后另一端才能開(kāi)始從內存中讀取數據，并且只能當內存中的數據全部讀出時(shí)，才能重新寫(xiě)入數據。針對這兩種數據通信方式，從站程序可以對非周期性數據通信采用查詢(xún)方式，對周期性通信采用中斷方式，程序流程圖如圖4、圖5所示[8]。

圖4 中斷方式

圖5 查詢(xún)方式