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智能制造业的快速发展,对节点间通信的实时性、可靠性以及通信带宽提出了更高的要求。作为智能制造业最基础的核心技术之一,工业现场通信技术始终处于高速发展中,近些年涌现出一大批优秀的工业现场总线标准。其中,倍福公司的工业以太网技术标准,凭借组网简单、成本低廉、实时可靠等众多优点脱颖而出。工业以太网主站可以在多种平台上运行,只要求硬件提供一个标准的网口即可,因此,成本低廉、简单灵活、高速实时的嵌入式平台在硬件上完全可以作为工业以太网主站使用,从而提供了一种新的网络化、信息化、智能化的解决方案。 本文对EtherCAT协议进行了研究,分析了EtherCAT在各个平台的应用。针对PC机Windows平台上EtherCAT主站帧周期较长且不稳定性问题,提出使用基于ARM Cortex-M7内核的STM32F767作为硬件平台的EtherCAT主站的实现方法。 首先,分析了RT-LAB的开源EtherCAT主站SOEM1.3.1(Simple Open EtherCAT Master)软件架构;其次,对STM32F767以太网设备驱动进行优化,并抛弃了对操作系统的依赖,将SOEM1.3.1移植到STM32F767平台下;最后,采用500us插补周期,使用2台三洋公司R系列伺服驱动器和伺服电机作为从站设备,测试CSP模式下对2个伺服轴的位置控制,验证嵌入式平台的EtherCAT主站的实现的有效性。 实验结果表明,与PC机Windows非实时平台帧周期150-2000us不等相比,与实时Linux平台下最短帧周期70us,偏差10us相比,嵌入式平台上过程数据的帧周期稳定在68us±1us。证明216MHz下的ARM平台经过适当的软件优化,完全有能力作为EtherCAT主站使用,并提供100us以下级别的实时性,为工业自动化、物联网及其它领域提供了一种更加简单轻便的EtherCAT工业现场总线主站平台。