EtherCAT篇3-EtherCAT 幀

iabox

EtherCAT 幀

與標準乙太網通信一樣，EtherCAT利用乙太網幀在整個網絡中傳輸數據。EtherCAT幀基于IEEE 802.3乙太網標準；然而，它們是以一種特殊的方式構建的，可以針對增加的頻寬和短週期的過程數據對它們進行優化。

EtherCAT幀還消除了更大的協議棧，如UDP/IP或TCP/IP，這意味著EtherCAT不是一個基于IP的協議，更類似於第2層或數據鏈路層協議。

EtherCAT幀或電報由乙太網標頭組成，後跟EtherCAT數據，並以幀檢查序列（FCS）結束。EtherCAT協議通過使用乙太網頭中EtherType欄位中的0x88A4標識符進行識別。

EtherCAT數據包含一個EtherCAT特定的頭，後面跟著EtherCAT Datagram。EtherCAT標頭指定後續EtherCAT數據報文的總長度和類型。EtherCAT頭之後是EtherCAT數據報文，它包含將在網絡中讀取或寫入的實際數據。這些數據包括地址規範、主機想要執行的命令類型（即讀取、寫入或讀寫）以及循環過程數據（PDO）。

單個EtherCAT幀最多可包含1498個位元組。如果需要超過1498個位元組，則主設備將發送多個數據幀，並且每個幀將包含標識符，該標識符用信號通知網絡上的設備是否應該期望在當前幀之後的另一幀。

EtherCAT主機負責組裝EtherCAT幀並通過網絡發送。主機發送的每一幀都會通過網絡中的每個節點（邏輯環）。此外，由於靈活的拓撲選擇，不需要網絡交換機或路由器，進一步降低了定時延遲和硬件成本。

On the fly

從字面上意思來看，意味著EtherCAT處理數據是“飛一般的快速”。

EtherCAT利用“On-the-fly”處理機制，只允許向所有節點發送一幀。EtherCAT主控制器組裝幀並將其發送出去。在每個週期中，幀在網絡中傳播，在返回到主節點之前經過每個節點。幀包含從屬節點的信息，包括定址、EtherCAT命令類型（讀、寫或讀寫）和實際過程數據。當每個幀在網絡中傳輸時，每個設備都會查找並提取定址到它的數據，並在幀下行時將新數據插入幀中。當幀到達網絡中的最後一個節點時，使用乙太網的全雙工功能將幀發送回主設備。

優勢

EtherCAT的動態處理機制（On-the-fly）提供了許多性能和成本節約優勢。例如，儘管在非常大的網絡的情況下可以使用多個幀，但是單個幀通常足以向所有節點發送數據和從所有節點接收數據。此外，EtherCAT主設備是唯一允許發送新幀的設備。網絡上的所有其他設備只需接收幀、處理幀並轉發即可。這消除了意外的延遲，使EtherCAT適合實時應用。