ETG1000_4_CHN_EcatDLLServices_V1i0i2_C01.pdf
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1、 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 EtherCAT 规范规范 第第四四部分:部分:数据链路层协议数据链路层协议规范规范 ETG.1000.4 S(R)V1.0.2 ETG 号 ETG.1000.4 类型 S (规范) 状态 R (颁布) 版本 V1.0.2 中文版本号 C01 作者 ETG 联系方式 infoethercat.org 英文文件名 ETG1000_4_S_R_V1i0i2_EcatDLLServices.doc 日期 6.24.2013 中文文件名 ETG1000_4_CHN_EcatDLLServices_C01.doc 只供
2、ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 EtherCAT 规范-第 4 部分 1 版权版权 Copyright EtherCAT Technology Group. All Rights Reserved. 禁止在没有得到授权的情况下复制,传阅和使用这份文档,以及对其内容的交流。违者有责任支付其赔偿金。在授予专利、实用新型或外观设计的事件中,所有的权力受到保留。并且该文档服从于技术变化。 商标商标 EtherCAT 以及Safety over EtherCAT是由德国的Beckhoff Automation GmbH许可的已注册商标和专利技术。 只供 ETG
3、 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 2 EtherCAT 规范-第 4 部分 原文修改履历 版本号 注释 1.0 引用于只供 ETG 使用的 IEC-规范 61158-2 Type 12 部分 1.0.1 修正问题与澄清,请查看 ETG1000_ES_D_V0i6_EcatSpecErrata.pdf。该文件没有修改点。 1.0.2 修正问题与澄清,请查看ETG1000_V1i0i2_ES_R_V0i7_EcatSpecErrata.doc 与 IEC SC65C MT 9编辑注释。该文件没有修改点。 中文版修改履历 版本号 注释 C01 初版 只供 ETG
4、内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 EtherCAT 规范-第 4 部分 3 目录 1 范围 . 10 1.1 本标准的范围以及所对应的 IEC 标准 . 10 1.2 概要 . 10 1.3 规范 . 10 1.4 规程 . 10 1.5 适用性 . 10 1.6 一致性 . 11 2 参考文献 . 11 3 关于术语、定义、符号和缩略语 . 12 3.1 参考模型术语和定义 . 12 3.2 服务约定术语和定义 . 13 3.3 通用术语和定义 . 13 3.4 附加的 EtherCAT 定义 . 14 3.5 通用符号和缩写 . 17 3.6 追加 Eth
5、erCAT 符号和缩写 . 17 3.7 约定 . 18 4 DL 协议概述 . 24 4.1 工作原理 . 24 4.2 拓扑 . 24 4.3 帧处理原则 . 24 4.4 数据链路层概述 . 25 4.5 错误检测概述 . 26 4.6 节点参考模型 . 26 4.7 操作概述 . 27 5 帧结构 . 28 5.1 帧编码原则 . 28 5.2 数据类型和编码规则 . 28 5.3 DLPDU 结构 . 31 5.4 EtherCAT DLPDU 结构 . 33 5.5 网络变量结构 . 50 5.6 EtherCAT 邮箱结构 . 50 6 属性 . 51 6.1 管理 . 51 6
6、.2 统计 . 68 6.3 看门狗 . 71 6.4 从站信息接口 . 74 6.5 媒体独立接口(MII) . 79 6.6 现场总线的内存管理单元(FMMU) . 82 6.7 同步管理器 . 85 6.8 分布式时钟 . 92 7 DL 用户内存区 . 95 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 4 EtherCAT 规范-第 4 部分 7.1 概述 . 95 7.2 邮箱访问类型 . 96 7.3 缓存访问类型 . 98 8 EtherCAT:FDL 协议状态机 . 99 8.1 从站 DL 状态机概述 . 99 8.2 状态机描述 . 9
7、9 附件 A (资料性附录) EtherCAT:DL 协议状态机的附加规范 . 107 A.1 DHSM . 107 A.2 SYSM . 126 A.3 RMSM . 139 参考文献 . 143 附录 . 145 EtherCAT Technology Group (ETG). 145 图 1 类型描述实例 . 19 图 2 特定字段的公共结构 . 21 图 3 帧结构 . 25 图 4 单个帧的数据映射 . 26 图 5 从站节点参考模型 . 27 图 6 EtherCAT PDU 嵌入式以太网帧 . 28 图 7 EtherCAT PDUs 嵌入式 UDP/IP . 28 图 8 DL
8、 信息类型描述 . 53 图 9 地址类型描述 . 56 图 10 DL 控制类型描述 . 57 图 11 DL 状态类型描述 . 59 图 12 成功写 DL 用户控制寄存器的顺序 . 61 图 13 成功读 DL 用户状态寄存器的顺序 . 61 图 14 RX 错误计数器类型描述 . 69 图 15 丢失链接计数器类型描述 . 70 图 16 附加属性计数器类型描述 . 71 图 17 看门狗分频器类型描述 . 72 图 18 DLS-用户看门狗类型描述 . 72 图 19 同步管理器看门狗类型描述 . 73 图 20 同步管理器看门狗状态类型描述 . 73 图 21 看门狗计数器类型描述
9、 . 74 图 22 从站信息接口访问类型描述 . 74 图 23 从站信息接口控制/状态类型描述 . 76 图 24 从站信息接口地址类型描述 . 78 图 25 从站信息接口数据类型描述 . 79 图 26 MII 控制/状态类型描述 . 80 图 27 MII 地址类型描述 . 81 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 EtherCAT 规范-第 4 部分 5 图 28 MII 数据类型描述 . 81 图 29 FMMU 映射示例 . 82 图 30 FMMU 实体类型描述. 83 图 31 同步管理器邮箱交互 . 86 图 32 SyncM
10、 缓存区分配 . 86 图 33 SyncM 缓存区相互作用 . 87 图 34 读邮箱的写/读切换处理 . 88 图 35 同步管理通道类型描述 . 90 图 36 分布式时钟本地时间参数类型描述 . 93 图 37 对邮箱的成功写过程 . 96 图 38 对邮箱的失败写过程 . 96 图 39 对邮箱的成功读过程 . 97 图 40 对邮箱的失败读过程 . 97 图 41 成功的写缓存过程 . 98 图 42 成功的读缓存过程 . 98 图 43 从站的协议机的结构 . 99 图 44 SII 读操作 . 101 图 45 SII 写操作 . 102 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅!
11、本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 6 EtherCAT 规范-第 4 部分 写SII控制 (物理内存0 x502-0 x503)结束重载操作 (0 x503.2) = 1?是否SII 操作正在运行 ( Busy (0 x503.7 ) = 1)?否在PDI控制(0 x1400 x141)存储低16位数据是否完成读 ?是Busy = 1从Address0处的SII读32个数据位Busy = 0读操作 = 0否?是从Address6处的SII读32个数据位完成读在PDI配置(0 x1500 x151)存储高16位数据在SII Size(0 x5000 x501)存储高16位数据 . 10
12、3 图 46 SII 重新加载操作 . 103 图 47 分布式时钟 . 105 图 48 延时测量序列 . 106 表 1 PDU 元素表述实例 . 19 表 2 属性描述实例 . 20 表 3 状态机描述元素 . 22 表 4 状态机元素的描述 . 22 表 5 状态机中使用的约定 . 23 表 6 位序列传送语法 . 29 表 7 无符号数据类型的传送语法 . 30 表 8 整数数据类型的传送语法 . 30 表 9 EtherCAT 帧嵌套入以太网帧 . 31 表 10 EtherCAT 帧嵌入 UDP PDU . 32 表 11 包含 EtherCAT PDU 的 EtherCAT 帧
13、结构 . 33 表 12 包含网络变量的 EtherCAT 帧结构 . 33 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 EtherCAT 规范-第 4 部分 7 表 13 包含邮箱的 EtherCAT 帧结构 . 33 表 14 自增式物理读(APRD) . 34 表 15 配置的地址物理读(FPRD) . 35 表 16 广播读(BRD) . 36 表 17 逻辑读(LRD) . 37 表 18 自增式物理写(APWR) . 38 表 19 配置的地址物理写(FPWR) . 39 表 20 广播写(BWR) . 41 表 21 逻辑写(LWR) . 4
14、2 表 22 自增式物理读写(APRW) . 43 表 23 配置的地址物理读写(FPRW) . 44 表 24 广播读写(BRW) . 45 表 25 逻辑读写(LRW) . 46 表 26 自增式物理读多次写(ARMW) . 48 表 27 配置的地址物理读多次写(FRMW) . 49 表 28 网络变量 . 50 表 29 邮箱 . 50 表 30 错误回复服务数据 . 51 表 31 DL 信息 . 54 表 32 被配置的站地址 . 56 表 33 DL 控制 . 57 表 34 DL 状态 . 60 表 35 DLS 用户特殊寄存器 . 62 表 36 DLS-user 事件 .
15、64 表 37 DLS-user 事件掩码 . 66 表 38 外部事件. 67 表 39 外部事件掩码 . 68 表 40 RX 错误计数器 . 69 表 41 丢失链接计数器 . 70 表 42 附加计数器 . 71 表 43 看门狗分频器 . 72 表 44 DLS-用户看门狗 . 72 表 45 同步管理器通道看门狗 . 73 表 46 同步管理器看门狗状态. 73 表 47 看门狗计数器 . 74 表 48 从站信息接口访问 . 74 表 49 从站信息接口控制/状态 . 77 表 50 实际从站信息接口地址. 78 表 51 实际从站信息接口数据. 79 只供 ETG 内部使用!
16、禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 8 EtherCAT 规范-第 4 部分 表 52 MII 控制/状态 . 80 表 53 实际 MII 地址 . 81 表 54 MII 实际数据 . 82 表 55 现场总线内存管理单元(FMMU)实体 . 84 表 56 现场总线内存管理单元(FMMU) . 85 表 57 同步管理器通道. 90 表 58 同步管理器结构. 91 表 59 分布式时钟本地参数 . 94 表 60 分布式时钟 DLS 用户参数 . 95 表 A.1 由 DHSM 到 PSM 的原语 . 107 表 A.2 由 PSM 到 DHSM 的原语 . 107
17、 表 A.3 DHSM 和 PSM 之间原语交换的所有参数 . 107 表 A.4 以太网帧八位位组的标识符 . 108 表 A.5 DHSM 状态表 . 110 表 A.6 DHSM 函数表 . 126 表 A.7 由 SYSM 发到 DHSM 的原语 . 126 表 A.8 由 DHSM 发到 SYSM 的原语 . 127 表 A.9 由 DL 用户发到 SYSM 的原语. 127 表 A.10 由 SYSM 发到 DL 用户的原语 . 127 表 A.11 用于 SYSM 和 DHSM 之间交换的原语所使用的参数 . 127 表 A.12 SYSM 状态表 . 129 表 A.13 SY
18、SM 函数表 . 139 表 A.14 由 RMSM 发到 SYSM 的原语 . 139 表 A.15 由 SYSM 发到 RMSM 的原语 . 139 表 A.16 RMSM 和 SYSM 之间原语所使用的所有参数 . 139 表 A.17 RMSM 状态表 . 140 表 A.18 RMSM 功能表 . 142 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 EtherCAT 规范-第 4 部分 9 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 10 EtherCAT 规范-第 4 部分 1 范围范围 1.1 本标准的范
19、围以及所对应的本标准的范围以及所对应的 IEC 标准标准 ETG.1000 系列文件是在 EtherCAT Technology group 范围内对 EtherCAT Technology 详细说明。它分为以下几个部分: ETG.1000.2:物理层服务定义和协议规范。 ETG.1000.3:数据链路层服务定义。 ETG.1000.4:数据链路层协议规范。 ETG.1000.5:应用层服务定义。 ETG.1000.6:应用层协议规范。 以上各文件依赖于 IEC 61158 系列文件 Type12 中相一致的部分。为了回避商标使用权的问题, EtherCAT 在 IEC 61158 中被称作
20、Type12。 1.2 概要概要 在自动化环境中,数据链路层提供设备之间的基本的时间关键通讯。 本协议中所规范的通信将适用于所有参与活动的实体。 a) 同步启动的周期通信 b) 对应数据链路各实体每周期要求,周期或非周期异步通信。 从而可知,此协议具有以下特点:提供周期或非周期的异步访问,但每个周期有一个同步的重启。 1.3 规规范范 本标准的规定: a) 从一个数据链路层上的用户实体到一个或多个实体传输数据或控制信息的过程; b) 用于本标准协议传输数据和控制信息的 DLPDUs 的结构以及作为物理接口数据单元的表示。 1.4 规程规程 通过以下的方式来定义各规程 a) 因为交换 DLPDU
21、 而产生的 DL-实体(DLE)间的交互; b) 在同一系统中因为 DLS 原语的交换而产生的一个 DL-服务(DLS)提供者和一个 DLS-用户之间的交互; c) DSL- 提供者和 ISO/IEC 8802-3 的 MAC 服务之间的交互。 1.5 适用性适用性 这些规程适用于如下两个系统间的通信实例:在 OSI 模型数据链路层的支持时间关键通信服务的系统和在开放系统互连环境中需要互连能力的系统间通信实例。 只供 ETG 内部使用! 禁止传阅! 本文档由英文版进行翻译,详细解释请参照原文 EtherCAT 规范-第 4 部分 11 行规提供了一个总结设备能力的简单的、多属性的方法,以此方式
22、可应用于不同的时间关键的通信需求。 1.6 一致性一致性 本标准为系统实现这些规程也规定了一致性的要求。这部分标准不包含证明符合这些要求的测试。 2 参考文献参考文献 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 IEC 61158-2:2010, Industrial communication networks Fieldbus specifications Part 2: Physical layer specification and service definition
23、IEC 61158-3-12, Digital data communications for measurement and control Fieldbus for use in industrial control systems Part 3-12: Data link service definition Type 12 elements IEC 61588, Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control system ISO/IEC 7498-1, Information
24、 technology Open Systems Interconnection Basic Reference Model: The Basic Model ISO/IEC 7498-3, Information technology Open Systems Interconnection Basic Reference Model: Naming and addressing ISO/IEC 8802-3, Information technology Telecommunications and information exchange between systems Local an
25、d metropolitan area networks Specific requirements Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and Physical Layer specifications ISO/IEC 9899, Programming Languages C. ISO/IEC 10731, Information technology Open Systems Interconnection Basic Reference Model
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