CANoe对EtherCAT的支持

 

EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种基于以太网的现场总线技术，主要用于需要高速、实时通信的工业自动化领域，例如：机器人控制系统、数控机床、测试测量设备和汽车产线等。EtherCAT由Beckhoff Automation公司开发并成为IEC 61158标准，目前由EtherCAT技术协会（ETG）推广。ETG现在拥有数千家的公司成员，这些公司成员提供EtherCAT主节点实现、EtherCAT从节点以及开发工具。

 

EtherCAT具有传输速率高以及网络拓扑设计灵活的特点，并且具备极高的实时性，可实现主节点与从节点之间的精确同步。在汽车测试中，EtherCAT常被用于台架控制、传感器数据采集、电机控制以及IO组件控制等应用。在使用CANoe进行仿真测试时，通过CANoe.For EtherCAT中的相关功能可以轻松地将第三方设备集成到测试系统中。

 

 

EtherCAT工作方式

EtherCAT主节点发送一个帧信息，该信息会依次经过每个从节点。信息经过从节点时，从节点无需将整包数据解码，而是直接读取相应的编址数据提取与自己相关的信息，并在传给下一个从节点时插入需要输出的数据。整个过程仅会产生几纳秒的延迟。当报文到达最后一个从节点检测到开放端口时，以全双工方式返回主节点。

由于发送和接收的以太网帧中压缩了大量的设备数据，所以有效数据率可达90%以上。借助100 Mb/s TX的全双工特性，EtherCAT的有效数据率甚至可以超过100 Mb/s。

EtherCAT主节点是单个网络内唯一允许主动发送EtherCAT报文的节点，其他所有从节点仅将报文向下游转发。这种机制可以防止不可预测的延迟，确保系统的实时性。EtherCAT可以实现广播、多播和点对点多种通讯方式。

EtherCAT主节点使用标准以太网介质访问控制器（MAC），无需额外的通信处理器。因此EtherCAT可以轻松部署在任何具有以太网端口的硬件平台上。

 

CANoe中的EtherCAT应用 

CANoe.For EtherCAT支持仿真EtherCAT主节点，以及将EtherCAT从节点集成到CANoe中。CANoe提供专门的EtherCAT配置页面，在完成配置后会自动生成对应的系统变量，用户通过读写这些系统变量就可以访问从节点。CANoe的分析窗口、面板和测试脚本都可以用于EtherCAT的仿真、测试、记录和分析。在运行过程中，用户可以通过EtherCAT诊断窗口直接访问从节点，便于在通信出现问题时进行故障排查。

 

CANoe最多可以仿真两个EtherCAT主节点，从而在两个独立的EtherCAT网络中控制从节点模块。由于CANoe还支持多种其他总线通信，因此也可作为EtherCAT网关使用。目前CANoe无法直接仿真从节点并将其集成到其他EtherCAT网络中。如果想实现CANoe与其他EtherCAT主节点进行通信，需额外使用EtherCAT桥接终端设备（如Beckhoff EL6695），即可与外部主节点进行双向数据交换。

 

CANoe中的配置

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使用EtherCAT功能首先需要安装EtherCAT驱动（驱动在CANoe安装目录\Installer Additional Components\EtherCAT\Driver下），目前仅支持特定的网络适配器（可用的网络适配器芯片参考链接CANoe.For EtherCAT）。然后将EtherCAT从节点通过网线连接到该网络适配器。

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在Hardware->For EtherCAT->MainDevice菜单打开“Configurator for EtherCAT”：

 

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在配置工具中打开File->ESI Manager，并添加ESI/ENI文件（如果ESI Files列表中已经包含要使用的EtherCAT从节点的配置信息，则无需添加）。该文件包含EtherCAT从节点的初始化和配置信息，是CANoe与EtherCAT从节点通信的必要文件，通常由设备生产厂商提供。

 

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扫描连接的从节点，如果通信正常则会自动生成从节点列表。

 

配置完成后，CANoe会自动生成相关系统变量。在从节点下的系统变量中，命名空间Out对应CANoe可以给从节点发送的信号，可以修改其数值；命名空间Task对应从节点发送给CANoe的信号，可以在Trace、Graphic等窗口观测。

 

 

EtherCAT故障诊断

CANoe提供EtherCAT诊断窗口，通过该窗口可以实现故障排查、参数修改、文件传输等多种功能。

 

在该窗口中可以查看与从节点的连接状态，切换从节点的状态机以及检查软硬件的故障状态。在诊断对话框中会显示运行信息。当单个从节点失效或电缆连接有缺陷等导致EtherCAT通信出现问题时，可以快速定位和排除快速故障。

 

 

总结

以上是CANoe对EtherCAT的支持，可以方便地将EtherCAT设备集成到CANoe测试平台中，不仅拓展了CANoe自动控制第三方设备的能力，在测试过程中还可以确保通信总线、VT System与EtherCAT设备具有统一的时间戳，提高了测试系统的集成度以及控制的便捷性。