EtherCAT总线通信架构模型以及CoE参考模型解析

1、主从站系统构成模型

EtherCAT 总线通信支持几乎所有的通讯布线拓扑类型，包括线型（菊花链）、树型、星型等，一般使用菊花链形串联比较简单，支持最大65535个从站连接数。

如上图所示：主站基于给定的 EtherCAT Slave Information (ESI)文件使用 EtherCAT Configuration Tool(如SSC工具)生成 EtherCAT Network Information (ENI)文件，通过 ENI 配置文件完成 EtherCAT 网络配置。

模型解析：

1. EtherCAT Slave Information (ESI) :
   记载着从站固有的信息(供应商信息、产品信息、Profile、对象、过程数据、有无同步、SyncManager 设定等)的定义。

2. EtherCAT Network Information (ENI) : ENI
   载有识别从站信息(供应商信息等)、进行各从站初始化的信息，主站是基于 ENI 记载的信息进行网络的初始化、构筑。

3. Slave Information Interface (SII) : ESC 连接保存 SII 数据的 EEPROM。此
   EEPROM(SII)中保持了ESC 的初始化信息、从站的应用通信设定的规格值(Mailbox 的数据大小值)、过程数据的映射等信息。

2、CANopen over EtherCAT (CoE)参考模型

模型解析：

1. EtherCAT（CoE）网络参考模型由三部分组成：物理层、数据链路层和应用层。
   物理层参考相关硬件原理图，这里不作详细讲解
   数据链路层主要负责 EtherCAT 通讯协议
   应用层嵌入了 CANopen drive Profile（DS402）通讯规约。

2. SyncManager 同步管理器，控制对应用存储区的访问SM保证了主站和从站通信的一致性和安全性,并且通过产生中断来通知对方状态发生变化
   SyncManager数据配置：
   SM0: 输出邮箱
   SM1: 输入邮箱
   SM2: 输出过程数据
   SM3: 输入过程数据

3. FMMU 现场总线存储映射管理单元，FMMU负责将主站分配的地址和Slave本身的物理地址建立映射关系（通过芯片内部地址映射的方法把主站分配的逻辑地址转换为本地的物理地址，每一个FMMU通道将一段连续的物理地址映射到一段连续的逻辑地址中。这样就实现了主站的逻辑寻址和实际物理地址的映射）， 主站在检测到所有的从站设备后，会按照链接的顺序给每一个总线上的Slave分配一段地址，并将这段地址下发给各个Slave从而建立关系。FMMU的配置工作由主站操作，对于从站的开发来说只需要核对好设备描述文件中的地址分配就可以了。
   FMMU映射步骤：
   1、主站读取每一个从站的硬件配置包括输入输出数据的长度。
   2、主站组织数据编址。
   3、主站将为每一个从站的分配好的逻辑地址下发到各个从站中（配置FMMU configuration register）。
   4、数据开始传输。
   FMMU数据配置：
   FMMU0: 映射到过程数据 (RxPDO) 输出区域
   FMMU1: 映射到过程数据 (TxPDO) 发送区域
   FMMU2: 映射到邮箱状态

4. CoE 中的对象字典包括了参数，应用数据以及 PDO 映射信息
   过程数据对象（PDO）由对象字典中能够进行 PDO 映射的对象构成，PDO 数据中的内容由 PDO 映射来定义。PDO 数据的读取与写入是周期性持续实时读取的，不需要查找对象字典。
   邮箱通讯Mailbox（SDO）是非周期性通讯，在读写它们时要查找对象字典。
   为了使 SDO 与 PDO 数据能在 EtherCAT 数据链路层上得到正确解析，需要 对 FMMU 与 SyncManager（同步管理器）进行如下配置。