基于S3C2440的Ethercat实时工业以太网

本文设计的Ethercat从站节点硬件包括从站协议控制器、从站CPU和网络接口等部分组成。Ethercat从站中最关键部分是Ethercat协议控制器，它实现Ethercat的物理层与数据链路层的协议。现在市场上有多种Ethercat协议控制器可供使用，如FPGA实现和ASIC实现。从站CPU采用ARM920T核的S3C2440芯片。接口连接方式采用16位异步微处理器方式[7]。从站的硬件实现如图3所示。
其中ARM控制器实现Ethercat对现场任务的收集与调度；Ethercat从站控制器实现Ethercat协议；EEPROM用于保存从站配置数据和从站描述数据；网络接口用于主从站之间或从站与从站之间的连接，根据Ethercat从站控制器的不同网络接口可以分别为2-4个，网络接口采用标准以太网物理层器件就可以。

图3 从站节点结构框图
4 数据交换
主从站之间交换的数据主要分两种形式：一种是周期性数据；另一种是非周期性数据。周期性数据传输可以根据任务的紧迫性划分其优先级，通过采用EDF算法调度任务，把划分好优先级的任务放入缓冲区供系统调用。缓冲区为在内存中分配的一段空间，两端都可以访问缓冲区中的数据；非周期性数据采用邮箱方式传输，此时一端写入数据到内存，且只有此段内存写满后另一端才能开始从内存中读取数据，并且只能当内存中的数据全部读出时，才能重新写入数据。针对这两种数据通信方式，从站程序可以对非周期性数据通信采用查询方式，对周期性通信采用中断方式，程序流程图如图4、图5所示[8]。

图4 中断方式

图5 查询方式