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小夥伴們，我們又來了。上期大概介紹了EtherCAT的一些特性，本期我們將會更詳細的介紹一下EtherCAT的實現方式，通信周期的意義到底是什麼、SDO和PDO到底是什麼等概念。
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ZMC408CE | 實現“8通道獨立PSO”應用場景
說到EtherCAT總線控製器，這裏為大家介紹一款正運動技術推出的高性能EtherCAT總線運動控製器ZMC408CE。
ZMC408CE核心技術采用了先進的FPGA技術，實現硬件位置比較輸出、精準輸出功能，保證連續軌跡加工的出色性能和穩定性，以及動態數據捕獲的實時性，從而實現更加精準控製和提高生產效率和品質。
ZMC408CE支持EtherCAT+脈衝軸混合插補，可脫機或聯機運行，軸數8-32軸可選，支持ZDevelop+多種高級上位機混合編程，可以實現點位運動、電子凸輪、直線插補、圓弧插補、連續軌跡加工和30+種機器人模型的控製。
ZMC408CE產品亮點
1.高性能處理器，提升運算速度、響應時間和掃描周期等；
2.一維/二維/三維、多通道視覺飛拍，高速高精；
3.位置同步輸出PSO，連續軌跡加工中對精密點膠膠量控製和激光能量控製等；
4.多軸同步控製，多坐標係獨立控製等；
5.EtherCAT同步周期可快至125us；
6.EtherCAT總線和脈衝軸混合插補；
7.直線插補、任意空間圓弧插補、螺旋插補、樣條插補等；
8.應用靈活，可PC上位機開發，也可脫機獨立運行；
ZMC408CE視頻介紹
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EtherCAT設計目標和優勢
工業現場往往需要穩定並且實時的通信，傳感器和IO信號需要高速響應，電機的數據需要實時傳輸。在EtherCAT之前，就已經有CAN總線等現場總線。
但隨著現場的自動化係統越來越龐大，傳統總線的瓶頸就越來越明顯：帶寬不夠高，傳輸數據量少，無法充分利用IT技術的發展等。所以就誕生了一批基於Ethernet的現場總線，EtherCAT就是其中的佼佼者之一。
EtherCAT總線的官方描述是基於Ethernet的現場總線（如上圖），為什麼不直接使用Ethernet呢，因為現場通信的一些特征是和IT領域完全不同的：
1.單個係統擁有大量節點（設備）。
2.這些節點一般需要傳輸數據量比較少，但實時性要求很高。
如果每個節點都用一個Ethernet數據幀來通信的話，最後的通信效率就會非常的低。按照官方的一個計算示例，最終的帶寬利用率可能不到5%，並且，基於Ethernet的通信協議，例如TCP，會帶來額外的帶寬開銷和延遲，大量的帶寬都被無效的數據占用。
EtherCATdejiejuefangfajiushi，suoyoudejiedianshiyongyigeshujuzhen，zhuzhanfachushujuzhenhou，suoyoudecongzhanhuizaifeixingzhongchulishuju，duquzijixuyaode，sairuzijixuyaofanhuideshuju，ranhoujixubashujuzhenjixuxiangxiachuanshu，zhidaopengdaozuihouyigejiedian，liyongEthernet的全雙工特性再將數據返回給主站。
利用這種傳輸方式，數據幀的最大有效數據率（maximum effective data rate）可以超過90%，主站是唯一允許主動發送數據報文的設備，其他節點隻能順序傳輸報文，這樣可以避免Ethernet網絡中常見的衝突和延時，保證EtherCAT數據傳輸的實時特性。
並且，從站使用專用芯片（ESC）在飛行中處理數據報文時，完全使用硬件來處理， 使得整個EtherCAT網絡的通信時間保持穩定可預測，和每個從站的不同部署完全無關。
EtherCAT網絡中可以傳輸周期性的數據和非周期性的數據。
周期性數據是通過PDO(Process Data Object)來交換的，一般用於實時的數據交換，例如電機的命令位置和反饋位置，IO信號的交互等。
非周期的數據是可以通過郵箱協議來傳輸，最常見的就是CoE(Canopen Over EtherCAT)，可以SDO(Service Data Object)來傳輸信息，SDO一般用於非實時的通信，例如電機參數的配置(例如分辨率, 最大電流等)，包括從站的PDO配置信息也是通過SDO來傳輸的。
配置PDO就像為你的數據買高鐵票，這樣主站和從站在正式工作之前就已經提前知道了將會有哪些數據上這列高鐵，每過一個從站ESC芯片將會自動取下來對應位置的數據，塞入需要返回的數據。這樣可以最大化的縮減無效的數據，並且加快處理速度。
PDO信息的傳輸周期就是我們經常說的EtherCAT通信周期。例如正運動的常規固件默認都是1ms的周期（1K的通信頻率），正運動部分產品可以設置125us的周期（8K的通信頻率）。為什麼默認是1ms而不是更短的周期（更高的頻率）呢？控製器在這1ms內在做什麼呢？從站又在做什麼呢？
這個要從CSP的工作模式和電機的控製環路說起，後麵章節會再詳細介紹。[一般1ms已經足夠小了（1K已經足夠高了）。並且，電機之間的同步不是靠數據幀的到達時間，而是靠分布式時鍾的，可以實現納秒級的同步，上期文章有介紹]。
前麵提到，因為EtherCAT數據幀的獨特設計，有效數據率非常高，所以在工業自動化領域可以充分利用起來Ethernet的百兆帶寬，實際上百兆帶寬也可以讓非常多的電機實現1ms的通信周期，例如正運動家就有128軸的控製器（一般人我不告訴他哦）。
那上次留下的一個問題是，既然EtherCAT百兆總線已經這麼好了，為什麼還要去設計千兆和萬兆總線？
答案是隨著技術的發展，已經出現了更龐大更複雜的係統，例如先進的物流係統或者磁懸浮係統需要非常多的軸（幾百甚至上千），並且這些軸之間需要精確同步；或者需要采集大量傳感器數據的測量設備，都對總線的帶寬提出了更高的要求。
更高的帶寬可以讓現場總線進入更多的應用領域，同樣更強的總線也可以支撐設計以前沒有的複雜係統。
本次，正運動技術 EtherCAT和Ethernet的不同點有哪些？通信周期又是什麼意思？ 就分享到這裏 。
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本ben文wen由you正zheng運yun動dong技ji術shu原yuan創chuang，歡huan迎ying大da家jia轉zhuan載zai，共gong同tong學xue習xi，一yi起qi提ti高gao中zhong國guo智zhi能neng製zhi造zao水shui平ping。文wen章zhang版ban權quan歸gui正zheng運yun動dong技ji術shu所suo有you，如ru有you轉zhuan載zai請qing注zhu明ming文wen章zhang來lai源yuan
正運動技術專注於運動控製技術研究和通用運動控製軟硬件產品的研發，是國家級高新技術企業。正運動技術彙集了來自華為、中zhong興xing等deng公gong司si的de優you秀xiu人ren才cai，在zai堅jian持chi自zi主zhu創chuang新xin的de同tong時shi，積ji極ji聯lian合he各ge大da高gao校xiao協xie同tong運yun動dong控kong製zhi基ji礎chu技ji術shu的de研yan究jiu，是shi國guo內nei工gong控kong領ling域yu發fa展zhan最zui快kuai的de企qi業ye之zhi一yi，也ye是shi國guo內nei少shao有you、完整掌握運動控製核心技術和實時工控軟件平台技術的企業。主要業務有：運動控製卡_運動控製器_EtherCAT運動控製卡_EtherCAT控製器_運動控製係統_視覺控製器__運動控製PLC_運動控製_機器人控製器_視覺定位_XPCIe/XPCI係列運動控製卡等等。
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