EtherCAT FP介绍系列文章—EoE

 

EtherCAT EoE原理

 

EoE（Ethernet over EtherCAT）是允许在EtherCAT网络中传输标准以太网数据使用标准以太网设备，如打印机、相机或PC的技术。EoE从第三方设备传输到EtherCAT主站的数据帧通过EtherCAT协议进行透传。通过EoE技术，EtherCAT网络对以太网设备是完全透明的，实时特性不会受到影响。

 

 

支持EoE的EtherCAT从站设备的性能和内存容量通常比较有限，仅处于可以处理连续的以太网帧的水平。因此，EtherCAT主站的switch应避免通过EoE并行发送多个以太网帧。

 

默认情况下，操作系统自带的TCP/IP协议站计算通过网卡发送的所有帧的校验和（CRC）。但有时网卡会更改这些设置并计算CRC，从而减轻CPU负担。此功能在使用EoE时可能会导致TCP/IP协议站生成无效帧，TCP/IP数据帧从EtherCAT主站路由到以太网设备，网卡设备无法创建有效的校验和。数据帧被连接的以太网设备破坏。为了使EoE在主机侧正常工作，就需要对网卡部分进行一些针对性改造。

 

EoE典型的应用案例是在电机驱动器的调试和监控软件。传统电机驱动器的调试软件通过串口或者其他端口单独对电机驱动器参数配置或者调试。支持EoE功能后，电机驱动器不需要额外接线，电机驱动器的EtherCAT网络即负责控制通讯也负责配置和诊断，调试软件使用TCP/IP将设置或者调试指令通过EtherCAT主站的路由传送到电机驱动器上。

 

通过上面的介绍可以概括，一个完整的EoE系统应该包含三个部分：上位机操作系统、EtherCAT主站网关、支持EoE的从站模块。通常情况下支持EoE的从站模块是设备供应商提供的标准品。所以我们更加关注上位机操作系统、EtherCAT主站网关的环境搭建。

 

 

对从站的要求

 

需要从站的支持

• Mailbox protocol Ethernet over EtherCAT (EoE)

• IP Stack

• TCP/UDP

 

 

- EtherCAT主站网关的Virtual Switch

EtherCAT主站集成的以太网Virtual Switch功能，负责将上位操作系统处理果的IP协议站以太网数据帧路由到从站设备上。Virtual Switch交换机功能与标准第2层以太网交换机的功能相同。

- 上位系统的EoE Endpoint

上位机操作系统处理EoE的接口。EoE Endpoint通过处理上位机的网卡驱动和系统接口，将前面介绍过TCP/IP数据帧打包成EtherCAT 主站Switch能够处理的以太网数据。EtherCAT主站收到EoE Endpoint传送的数据猜能够当作标准以太网网络接口处理。

 

Acontis凭借大量的EtherCAT客户现场应用经验和客户实地测试，在acontis EtherCAT主站方案EC-Master中集成稳定可靠的EoE Switch功能。同时为了配合EC-Master EtherCAT主站的EoE Switch正常工作，在上位机还提供了EoE Endpoint SDK、EoE Gateway以及网络配置工具集成调试等多种方案。

 

 

 Acontis EC-Master EoE endpoint解决方案

 

1）EoE Endpoint SDK
 

EoE Endpoint SDK是带Windows网络驱动和RAS功能的EoE Endpoint开发包。此开发包是在RAS客户端基础上支持的EoE Endpoint API。功能集成了Windows EoE TAP适配器并创建虚拟网络接口。调用并创建完成后第三方工具可以使用TCP/IP与从设备通信。

 

通过使用EoE Endpoint API，可以将用户应用程序和EoE Endpoint集成在同一个上位机应用程序中，由单一应用程序即可完成Windows驱动配置和虚拟网络驱动等操作。

 

Acontis EC-Engineer配置和诊断工具中完整集成了EoE endpoint API，可以通过EC-Engineer实现完整EoE调试的通讯链路。

 

 

 

2）Acontis EoE gateway第三方工具方案

 

在主站内核中，“Virtual Ethernet Switch”将从站设备和RAS客户端中实现的“EoE endpoint”之间实现以太网数据传输和路由功能。Windows操作系统上使用“EoE endpoint网络驱动程序”接口并创建虚拟网络接口。

 

EC-EoE Gateway是一个辅助应用程序，当没有调用EoE Endpoint API的普通应用程序希望实现Windows系统和运行EC-Master的控制器之间实现EoE通信时，可以直接在Windows系统上运行EC-EoE Gateway，实现EoE Endpoint功能。