[发明专利]基于ARM的嵌入式实时EtherCAT主站构建方法

摘要

本发明涉及基于ARM的嵌入式实时EtherCAT主站构建方法，通过CPU与ARM共用FPGA内存，实现CPU与ARM之间的数据通讯，包括以下步骤：主站进行初始化；CPU发送控制指令至FPGA的内存中，ARM从FPGA中获取控制指令与从站进行周期性通讯或非周期性通讯。本发明节约成本。本发明使用LPC4330高性能嵌入式处理器，可在原有PCI总线基础上进行更改，相比于传统基于工业PC机实现EtherCAT主站更具有成本优势。本发明实现的嵌入式EtherCAT主站可以直接集成在嵌入式系统中使用，无需修改原有数控系统软件。减轻主机运算任务，降低CPU使用率，提升运行速度。本发明实现的嵌入式EtherCAT主站可以分担由协议产生的分布时钟、状态机以及帧运算等所产生的程序任务。

主权项

1.基于ARM的嵌入式实时EtherCAT主站构建方法，其特征在于通过CPU与ARM共用FPGA内存，实现CPU与ARM之间的数据通讯，包括以下步骤：主站进行初始化；CPU发送控制指令至FPGA的内存中，ARM从FPGA中获取控制指令与从站进行周期性通讯或非周期性通讯；所述主站进行初始化具体为ARM从FPGA中获取从站信息，装载初始化命令、通过状态机进行初始化，包括：进入初始化状态：ARM检测从站个数；如果个数与设定值不同，则重复检测从站个数；如相同，则执行初始化状态向预运行状态转化步骤；初始化状态向预运行状态转化：主站配置从站站点地址；配置邮箱通道参数；若收到从站返回的状态帧为预运行状态，则主站进入预运行状态，否则返回初始化状态向预运行状态转化步骤；预运行状态：检测FPGA中CPU发送的状态命令，若状态命令值表示预运行状态，则返回检测FPGA步骤；否则，进入预运行状态向安全运行状态转化步骤；预运行状态向安全运行状态转化：多次发送初始化分布时钟命令帧至从站、初始化从站邮箱、配置SM通道、配置FMMU，若收到从站返回的状态帧为安全运行状态，则主站进入安全运行状态，否则返回预运行状态向安全运行状态转化步骤；安全运行状态：检测FPGA中CPU发送的状态命令，若状态命令值表示安全运行状态，则返回检测FPGA步骤；否则，进入安全运行状态向运行状态转化步骤；安全运行状态向运行状态转化：使能周期性通讯；所述收到从站返回的状态帧包括以下步骤：当ARM收到从站返回的状态帧，如果是ECT帧，则通过该帧索引值判断该帧是否为周期性数据；如果是周期性数据，则根据该帧类型的寻址方式对FPGA进行写入操作；如果不是周期性数据，则根据该帧的读取从站寄存器类型采集从站信息；所述根据该帧类型的寻址方式对FPGA进行写入操作包括：当该帧类型为逻辑寻址读时，则读取反馈数据存入FPGA中相应地址区域并检查工作计数器，若工作计数器值与设定值不符，即为错误，则将错误标志位存入FPGA中相应地址区域；当该帧类型为逻辑寻址写时，则只检查工作计数器，若工作计数器值错误，则将相应错误标志位存入FPGA中相应地址区域；当该帧类型为广播寻址读时，则检查从站状态，若状态值错误，则将相应错误标志位存入FPGA中相应地址区域；另外，检查工作计数器，若工作计数器值错误，则将错误标志位存入FPGA中相应地址区域；当该帧类型为多重读写时，则读取参考时钟系统时间并转发给从站。