摘要：EtherCAT是工业控制领域中广泛使用的现场总线之一。从站控制器ESC（EtherCAT从站控制器）是从站模块实现EtherCAT协议数据通信的关键。从站控制芯片的自主控制的实现是工业控制系统的本地化研发的重要基础。基于EtherCAT通信协议和基本通信功能逻辑，设计了EBUS编码/解码，自动转发和回送功能等关键通信节点的FPGA状态机，并确定了每个节点通信数据的正确性。通过分析每个阶段的数据状态变化来验证。性别。实验结果表明，基于上述状态机的FPGA实现EtherCAT从站的基本通信链路是完全可行的。 0引言EtherCAT是BECKHOFF提出的在工业控制领域中广泛使用的现场总线之一。总线具有全双工工作模式，并且可以基于主机（Master）和从机（Slave）的连接模式来实现数据传输。它具有低延迟和高安全性的特点。 EtherCAT从站控制器ESC（EtherCAT从站控制器）是从站模块实现EtherCAT通信协议的关键。目前，基于EtherCAT协议的家庭通信功能基本上由诸如ET1100 / ET1200 [1-4]的从属芯片实现。但是，除了基本的通信功能之外，这种类型的芯片还具有大量其他功能，并且这种附加的通信机制没有向中国技术人员公开，因此这种通信芯片不能完全自主，可控，有效。采用安全机制。无法提高系统安全性。随着工业控制领域中日益突出的信息安全问题，这种不可自主控制的通信芯片的应用给我国的核心控制系统的运行带来了一定的安全隐患。为了实现控制系统中使用的通信芯片的完全可控性，非常有必要实现基于FPGA的EtherCAT通信协议的独立开发，这也是采用独立安全机制进行改进的重要前提。通信系统的安全能力。基本的通信链路是实现EtherCAT协议数据的发送和接收的核心。因此，本研究基于EtherCAT协议的特点和数据传输机制，设计了关键通信节点的FPGA状态机，以验证FPGA的可行性，以实现EtherCAT从控制器的基本通信链接功能。它为完善EtherCAT的其他通讯功能和安全机制提供了重要的基础。 1 EtherCAT从站控制器框架EtherCAT主站和每个从站之间的通信链接如图1所示。在通信过程中，数据帧遍历所有从设备。当数据帧通过某个从属设备时，从属设备将根据message命令分析并寻址本地消息，并将数据读取/写入指定位置。数据帧到达末尾从站后，从站将处理后的数据帧发送到主站。在接收到该上行链路电报之后，主站处理返回的数据，并且一个通信结束[5-6]。 EtherCAT从控制器主要包括数据帧处理单元，EBUS接口编码/解码模块，自动转发器模块，环回功能模块等。以ET1100 / ET1200从控制器为例。其内部框架如图2所示。它主要包括MII，EBUS接口，EtherCAT数据帧处理单元，现场总线内存管理单元（FMMU，Fleedbus内存管理单元），存储同步管理通道（SM，SyncManager），分布式时钟，PDI接口，ESC地址空间（包括寄存器和用户数据存储器），EEPROM控制以及状态控制，中断，看门狗和物理层管理。其中，帧处理单元（EtherCAT处理单元）分析并处理EtherCAT数据流。现场总线存储器管理单元（FMMU，Fleedbus存储器管理单元）是EtherCAT从站控制IP内核中的核心模块之一，用于实现主站到从站的逻辑寻址。存储同步管理通道（SM，SyncManager）实现主站与本地应用程序之间的数据交换。 Ethercat帧和PDI接口都必须轮询处理器，以确定另一端是否具有comp