EtherCAT总线如何对从站固件进行升级？

EtherCAT FOE是一种主站对从站设备固件升级的技术，通过利用EtherCAT的数据链路层来处理数据实现文件传输，可以确保文件传输的完整性和准确性，为设备的维护、升级、监控和管理提供强大的支持。

 

在EtherCAT工业网络中，通常会连接大量的从站设备。然而，如果需要对这些从站设备的软件固件进行升级，传统的逐个打开从站设备外壳，并使用JTAG接口逐个更新固件的方式非常不便捷。为了解决这个问题，可以采用基于EtherCAT协议的文件传输机制，即EtherCAT FOE（File Over EtherCAT）。EtherCAT FOE利用EtherCAT的数据链路层处理数据单元（DLPDU）来实现文件传输，从而确保传输的完整性和准确性。通过采用EtherCAT FOE，可以实现对从站设备固件的高效、可靠和灵活的远程升级。因此，在工业自动化领域，EtherCAT FOE得到广泛应用，为设备的维护、升级、监控和管理提供了强大的支持。

EtherCAT FOE的常用在以下应用场景：

固件更新：通过EtherCAT FOE，设备可以轻松地进行固件更新。主机可以通过EtherCAT网络将固件文件发送到设备，设备接收文件后进行固件更新操作，简化设备的维护和升级过程。

配置文件下载：设备在启动或重新配置时需要加载配置文件。EtherCAT FOE可用于将配置文件从主机传输到设备，使设备能够根据配置文件进行正确的初始化和运行。

数据记录与监控：EtherCAT FOE可用于传输各种数据记录和监控信息。例如，主机可以定期将设备的运行数据和状态信息通过EtherCAT网络发送到上位机进行记录和分析。

远程控制与诊断：通过EtherCAT FOE，主机可以向设备发送控制指令或诊断请求。设备接收指令或请求后进行相应操作，并将结果返回给主机，实现设备的远程控制和诊断功能。

分布式文件系统：EtherCAT FOE可用于构建分布式文件系统，实现多个设备共享同一组文件，为工业自动化系统提供灵活的文件管理和共享机制。

EtherCAT FOE具有许多优点：

高效可靠：EtherCAT FOE使用EtherCAT的数据链路层处理数据单元（DLPDU）作为传输机制，具有高可靠性和低延迟。它能够保证文件传输的完整性和准确性，适用于工业自动化应用中对可靠性要求较高的场景。

灵活的文件传输：EtherCAT FOE支持多种文件传输模式，如点对点、广播和组播等，使得在不同设备之间进行文件传输具有很大的灵活性。

支持多种文件格式：EtherCAT FOE支持多种文件格式，如二进制文件、文本文件、XML文件等，使得在不同类型的设备之间进行文件传输具有很好的通用性。

易于集成：EtherCAT协议是一种标准的以太网协议，易于与现有的以太网设备和系统集成。这大大简化了EtherCAT FOE的集成和部署过程。

EtherCAT FOE具体的工作原理：

EtherCAT FOE采用了客户端-服务器模型。在EtherCAT网络中，有一个FOE客户端和一个或多个FOE服务器。FOE客户端负责发起文件传输请求，而FOE服务器则负责处理客户端请求并进行相应的文件传输操作。其大致的工作原理如下：

FOE客户端发送一个文件传输请求给FOE服务器，在请求中指定要读取或写入的文件和相应的操作（如读取、写入、删除等）。

FOE服务器接收并解析客户端的请求，然后根据请求中指定的文件和操作进行相应的处理。

如果是读取操作，FOE服务器会将指定文件的内容读取到内部缓冲区，并将缓冲区的内容返回给FOE客户端。

如果是写入操作，FOE服务器会将FOE客户端提供的数据写入到指定文件中。

在文件传输过程中，FOE客户端和服务器之间会进行必要的握手和错误检测，确保传输的可靠性和完整性。

传输完成后，FOE客户端会接收到传输结果的确认信息，并根据需要进行进一步的处理。

广州致远电子以EtherCAT工业以太网协议为向导，开发了一系列 EtherCAT主站控制器和通讯卡，其中包括EtherCAT FOE（File Over EtherCAT）功能。这些EtherCAT主站控制器和PCIe EtherCAT通讯卡可以快速、有效、便捷地构建数控智能化设备。通过支持固件更新、配置文件下载、数据记录与监控、远程控制与诊断、分布式文件系统等功能，更能够适应工厂智能化、信息化产业的需求。

表1 EtherCAT主站控制器

 

 

图1 EtherCAT主站控制器系统框图

表2 PCIe EtherCAT主站通讯卡

 

 

图2 PCIe EtherCAT通讯卡

 

 AWStudio运动控制版本

AWStudio (运动控制版本)是ZLG致远电子针对工业自动化及智能装备编程开发平台，以低代码和可视化操作为目标，简化EtherCAT主站控制器、EtherCAT主站通讯卡、运动控制器、示教器(手持HMI)等设备的开发流程以适应未来复杂多变的智能制造设备智能化需求。AWStudio(运动控制版本)除了简化搭配有硬件配置，EtherCAT配置，设备扫描等基础功能外，还提供了AWBlock可视化、图形化的模块化编程语言以及工艺小程序开发功能，给应用增加了无限的扩展性，大大降低使用者的入门门槛。

图3 AWStudio (运动控制版本)  AWStudio (运动控制版本)的FOE功能使用1. 准备工作
 

1.1 硬件连接

请准备好一台电脑、一台EtherCA主站控制器或者主站通讯卡、一台或多台EtherCAT从站（从站配置示例，推荐使用伺服驱动器进行测试或IO），多条网线（直连交叉均可，至少两根）。然后使用网线将设备按以下示意图进行连接，如果有多台从站，使用网线将前一个从站的OUT连接到当前从站的IN即可。

1.2 软件安装

安装AWStudio-for-Motion-Control(若没有，可以咨询我们售后)。

2. 新建/打开解决方案

AWStudio启动后默认没有解决方案，需要先新建或打开一个解决方案。

2.1 新建解决方案

点击界面中”新建”按钮或者工具栏的”新建”按钮，可弹出”新建解决方案”对话框。

解决方案类型选择”主站控制器/卡配置”，解决方案名称和解决方案路径按需要修改，点击”创建”按钮即可创建一个新的解决方案。

2.2 打开解决方案

点击界面中”打开”按钮或者工具栏的”打开”按钮，可弹出”打开解决方案”对话框。选中解决方案文件（.solution）后，点击”打开”按钮即可打开解决方案。

2.3 主界面

新建或打开解决方案后，软件会进入主界面。

2.4 获取网卡

运动控制器的NET1的出厂默认IP为192.168.1.136，NET2的IP为192.168.2.136，依此类推。以下过程需要通过上们机来连接设备，因此需要将电脑的IP设置为和运动控制器相同的IP段，例如设置为192.168.1.200 地址，设置成功后尝试 ping 192.168.1.136,确保连接成功(具体设置可参考快速入门章节)。

输入驱动器(主站)IP地址后，点击获取网卡，即可获取网卡列表，如发现网卡则表示获取网卡成功。

3. 扫描从站设备

在菜单栏中点击从站库管理，安装相对应的ESI文件，如下所示。

通过主站节点右键菜单或工具栏扫描总线上的从站设备，并将其网络拓扑添加到本地主站树节点，如下所示。确认扫描出从站设备后，点击右键启动主站，并将主站启动到操作状态模式，此模式下支持邮箱通信，如下所示。选择从站设备，在子菜单栏中点击邮箱，点击浏览选择对应的文件，根据需求选择下载或读取即可，如下所示。

 EtherCAT 主站的FOE例程1. 接口说明EtherCAT 主站的FOE的函数使用也非常简单，只有读接口EcatFoERead，写接口EcatFoEWrite这两个接口既能实现固件或者文件的传输，EcatFoEWrite是从本地文件系统写文件到从站，EcatFoERead是从从站中读文件到本地文件系统。

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/**    @brief 从本地文件系统写文件到从站    @param hHandle ECAT 控制句柄    @param u16SlaveId 从站位置索引，范围：0~SlaveCount-1    @param pszFileLocalName 本地文件系统的文件名    @param pszFileSlaveName 从站文件系统的文件名    @return 返回 ECAT_S_OK(0)表示成功，非 0 表示失败**/
int32_t EcatFoEWrite( IN ECAT_HANDLE hHandle,  IN uint16_t u16SlaveId, IN const char *pszFileLocalName, IN const char *pszFileSlaveName);

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/**    @brief 从从站中读文件到本地文件系统    @param hHandle ECAT 控制句柄    @param u16SlaveId 从站位置索引，范围：0~SlaveCount-1    @param pszFileLocalName 本地文件系统的文件名    @param pszFileSlaveName 从站文件系统的文件名    @return 返回 ECAT_S_OK(0)表示成功，非 0 表示失败*/int32_t EcatFoERead(    IN ECAT_HANDLE hHandle,    IN uint16_t u16SlaveId,    IN const char *pszFileLocalName,    IN const char *pszFileSlaveName);

2. 示例以示例将本地文件传输到从站设备，同时读取设备文件并保存到本地，代码如下所示。

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int32_t ecat_foe_test(ECAT_HANDLE hHandle){int ret;//操作句柄    if (hHandle) return   -1;
//将本地文件foe_test.txt，以foe_test.txt命名传输到从站设备。  ret = EcatFoEWrite(hHandle, 0, "foe_test.txt", "foe_test.txt");if(ret) return   -2;
//读取从站设备foe_test.txt文件，并命名为foe_test_back.txt保存到本地。  ret =  EcatFoERead(hHandle, 0, "foe_test_back.txt", "foe_test.txt");if(ret) return   -3;    return 0;}