本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式Linux的EtherCAT主站系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)過(guò)緩的通信速率已成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的“瓶頸”,嚴(yán)重阻礙了伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展。EtherCAT的出現(xiàn),徹底解決了這一問(wèn)題,它憑借超高的通信速率等諸多優(yōu)勢(shì),很快在控制運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。但當(dāng)前的EtherCAT主站主要基于PC機(jī)開(kāi)發(fā),其質(zhì)量和體積過(guò)大,在很多場(chǎng)合并不適用,因此本文開(kāi)發(fā)了基于ARM平臺(tái)的EtherCAT主站。本文首先詳細(xì)剖析了EtherCAT技術(shù)及原理,然后搭建了基于ARM9和DM9000以太網(wǎng)控制芯片的EtherCAT主站硬件平臺(tái),并進(jìn)行了軟件代碼的整體設(shè)計(jì),把整個(gè)代碼分為3層,共5個(gè)模塊,進(jìn)行軟件的層次化開(kāi)發(fā)。最底層的EtherCAT驅(qū)動(dòng)程序,負(fù)責(zé)完成硬件數(shù)據(jù)幀的收發(fā)、實(shí)現(xiàn)對(duì)EtherCAT協(xié)議的支持；EtherCAT主站協(xié)議運(yùn)行于內(nèi)核層,負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)EtherCAT數(shù)據(jù)鏈路層的工作,包括郵箱通信、過(guò)程數(shù)據(jù)通信等基本通信操作,并通過(guò)CoE接口實(shí)現(xiàn)了對(duì)CANopen應(yīng)用層協(xié)議的支持；最上層的應(yīng)用程序基于CoE應(yīng)用層開(kāi)發(fā),完成了對(duì)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)了速度控制和位置控制兩種操作模式；最后在本文開(kāi)發(fā)的基于嵌入式Linux的EtherCAT主站平臺(tái)上,設(shè)計(jì)了通信實(shí)驗(yàn)和電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)EtherCAT主站的通信功能和應(yīng)用功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的嵌入式EtherCAT主站已完全實(shí)現(xiàn)通信功能,并可對(duì)電機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單控制,控制周期可達(dá)5ms。本文最大的創(chuàng)新性是基于ARM平臺(tái)開(kāi)發(fā)了EtherCAT主站,這個(gè)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外均很少有人涉及。鑒于ARM的巨大優(yōu)勢(shì),隨著ARM硬件性能的不斷提升,基于嵌入式平臺(tái)的伺服控制系統(tǒng)定會(huì)獲得廣泛應(yīng)用。本文正是基于此,開(kāi)發(fā)了嵌入式EtherCAT主站,旨在該領(lǐng)域先行一步,并為后續(xù)的開(kāi)發(fā)提供平臺(tái)。
【關(guān)鍵詞】：EtherCAT 主站 嵌入式 通信 運(yùn)動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP273;TP368.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題背景與研究意義11-15
• 1.1.1 課題背景11-14
• 1.1.2 研究意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 全文內(nèi)容大綱17-19
• 第2章 EtherCAT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析及整體設(shè)計(jì)19-35
• 2.1 EtherCAT系統(tǒng)構(gòu)成20-23
• 2.1.1 主站構(gòu)成20-21
• 2.1.2 從站構(gòu)成21-23
• 2.2 EtherCAT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工作原理23-29
• 2.2.1 EtherCAT幀結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2.2 EtherCAT尋址方式25-26
• 2.2.3 同步管理器26-28
• 2.2.4 EtherCAT狀態(tài)機(jī)28-29
• 2.2.5 EtherCAT應(yīng)用層協(xié)議29
• 2.3 EtherCAT主站整體設(shè)計(jì)29-35
• 2.3.1 EtherCAT主站功能分析29-31
• 2.3.2 EtherCAT主站硬件平臺(tái)搭建31-33
• 2.3.3 EtherCAT主站軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)33-35
• 第3章 EtherCAT主站代碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)35-53
• 3.1 EtherCAT-capable驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)35-38
• 3.1.1 DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)35-37
• 3.1.2 EtherCAT協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)37-38
• 3.2 通信模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38-45
• 3.2.1 統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式39
• 3.2.2 建立EtherCAT數(shù)據(jù)報(bào)文39-40
• 3.2.3 讀寫(xiě)原語(yǔ)功能設(shè)計(jì)40-43
• 3.2.4 讀寫(xiě)操作的具體實(shí)現(xiàn)43-45
• 3.3 功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)45-50
• 3.3.1 郵箱通信46-47
• 3.3.2 過(guò)程數(shù)據(jù)通信47-48
• 3.3.3 錯(cuò)誤處理48
• 3.3.4 從站狀態(tài)機(jī)的處理48-49
• 3.3.5 EEPROM模塊和從站配置49-50
• 3.4 EtherCAT通信總結(jié)50-53
• 第4章 基于CoE的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-67
• 4.1 CoE結(jié)構(gòu)和功能分析53-58
• 4.1.1 對(duì)象字典54-55
• 4.1.2 服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象55-56
• 4.1.3 過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象56-57
• 4.1.4 其他服務(wù)對(duì)象57-58
• 4.2 CoE通信服務(wù)58-61
• 4.2.1 PDO通信服務(wù)58-59
• 4.2.2 SDO通信服務(wù)59-61
• 4.3 主從站通信接口設(shè)計(jì)61-63
• 4.3.1 從站硬件選型61-62
• 4.3.2 通信接口設(shè)計(jì)62-63
• 4.4 基于CML的運(yùn)動(dòng)控制模式實(shí)現(xiàn)63-67
• 4.4.1 伺服控制系統(tǒng)的3種運(yùn)行模式63-65
• 4.4.2 速度控制模式65
• 4.4.3 位置控制模式65-67
• 第5章 基于嵌入式EtherCAT主站的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)67-77
• 5.1 EtherCAT主站通信實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)67-71
• 5.1.1 測(cè)試流程67-70
• 5.1.2 測(cè)試結(jié)果及分析70-71
• 5.2 EtherCAT主站電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)71-74
• 5.2.1 電機(jī)速度控制實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.2.2 電機(jī)位置控制實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.3 總結(jié)74-77
• 第6章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 本文工作總結(jié)77
• 6.2 未來(lái)工作展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85

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1 陳振學(xué);一種新型的主從站通信方式[J];冶金自動(dòng)化;2003年01期

2 ;第四部分 一個(gè)使用8044的高性能網(wǎng)絡(luò)[J];微計(jì)算機(jī)信息;1989年01期

3 李陳武;;Profibus-DP總線(xiàn)從站的通信測(cè)試研究[J];科學(xué)咨詢(xún)(決策管理);2008年09期

4 任計(jì)羽;范永坤;熊皚;;EtherCAT高性能從站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2014年S1期

5 劉建林;;EtherCAT的從站硬件及軟件設(shè)計(jì)研究[J];煤炭技術(shù);2011年07期

6 馬軍賢;周侗;楊志家;呂巖;;EtherCAT從站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];自動(dòng)化與儀表;2011年08期

7 施大發(fā);劉建林;王輝;阮倩茹;;一種高性能EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)從站的設(shè)計(jì)[J];湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

8 張樸,楊鑫;LSPM2簡(jiǎn)單從站協(xié)議芯片在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)從站開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2005年06期

9 劉大千;黃鶴;雷振伍;李超;;MODBUS的主/從站設(shè)計(jì)[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2013年11期

10 陳振學(xué) ,趙明旺 ,孫偉;PLC與智能從站之間的數(shù)據(jù)通訊[J];自動(dòng)化博覽;2003年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 樊番;;PLC與智能從站之間的通訊[A];2008年全國(guó)軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議文集[C];2008年

2 樊番;;PLC與智能從站之間的通訊[A];2008年河北省軋鋼技術(shù)與學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C];2008年

3 張躍華;吳迎春;;ABB DCS系統(tǒng)與LG PLC通信[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2010年會(huì)論文集[C];2010年

4 盧勇;楊溪林;張?jiān)瀑F;;GSD文件實(shí)現(xiàn)DP從站自動(dòng)組態(tài)[A];自動(dòng)化技術(shù)與冶金流程節(jié)能減排——全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2008年會(huì)論文集[C];2008年

5 陳剛剛;;Compact logic PLC作為DP從站與西門(mén)子S7 PLC的通信[A];全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2014年會(huì)論文集[C];2014年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 江西 陶波 瞿獻(xiàn)明;2500m~(3)高爐熱風(fēng)爐三電自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介及維修[N];電子報(bào);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李英姿;基于EtherCAT的伺服從站研發(fā)[D];山東大學(xué);2015年

2 張麗;工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT協(xié)議分析與研究[D];西南科技大學(xué);2015年

3 竇源;基于ARM的工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT從站設(shè)計(jì)[D];西南科技大學(xué);2015年

4 趙磊;PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的從站研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

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7 周長(zhǎng)城;基于EtherCAT的伺服控制系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

8 徐林濤;工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT的嵌入式主從站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

9 劉振杰;PROFINET從站模塊開(kāi)發(fā)[D];北方工業(yè)大學(xué);2016年

10 相啟亮;基于嵌入式Linux的EtherCAT主站系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D];東北大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式Linux的EtherCAT主站系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：376581