随着以太网类型的传输技术在工业控制等相关领域的成熟与发展,各种类型的现场总线技术已被广泛使用,其中最典型的是Ether CAT型总线,它依靠高传输速度,传输精度高,适用性广,拓扑结构灵活等特性,在各式控制领域中广泛使用。然而,在研究开发工作中所使用的传统的Ether CAT软主站,已无法满足控制领域中对于实时性能的越来越高的需求,于是,基于硬件操作平台所研制设计的Ether CAT硬主站应运而生,在提高相关控制系统的运行性能方面具有重大的应用意义。因此,将搭建设计的Ether CAT协议栈移植到相关的嵌入式硬件操作平台中运行,降低传输延时与时间抖动,逐渐成以一种研究趋势。这篇文章是掌握Ether CAT的理论知识,两种开源主站Igh与soem的运行机制的基础上,设计了以FPGA、PHY、网络接口作为核心运行模块的硬件操作平台。使用XC7A100T-2FGG484类型FPGA芯片,在其内部使用硬件形式的编程语言Verilog对Ether CAT主站协议栈进行逻辑开发。PHY芯片使用的型号为KSZ9031RNX,与网络接口共同实现Ether CAT数据帧的收发。在硬件设计完成的基础上,开始进行Ether CAT硬主站协议栈的搭建与设计工作。主要的设计内容如下:对Ether CAT类型的数据帧进行配置处理等相关的操作,以实现发送机制,接受机制,确定从站设备之间的拓扑连接结构,分布时钟之间的同步,主站协议栈的程序组成,模块结构,运行流程,状态转换。最后以台达公司生产的伺服类从站电机作为测试对象,根据伺服电机的运行状态,对研制的硬主站进行了实验检测等相关操作。最终的测试结果与实验现象表明,自主搭建与设计的Ether CAT硬主站可以正常运行,预期目标达成。