基于S3C2440的Ethercat实现

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　　3 基于ARM的从站节点控制器的硬件设计

　　ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。

　　Ethercat从站节点的协议部分可以直接利用BECKHOFF公司的从站控制器ESC。ESC从站控制器提供3种接口规范如表1，具体采用哪一种方式可以设置控制器的EEPROM来选择。

表1 接口规范

　　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，接口连接方式采用16位异步微处理器方式。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。

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。