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EtherCAT主站IGH -- 0 -- 该EtherCAT主站IGH专栏后续安排

作者：在线问答5 | 2024-06-27 11:06:53

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0 IGH视频欣赏及源代码链接：
1 该EtherCAT主站IGH专栏后续安排
2. IGH介绍：
3 IGH 主要文件说明：
4 下载和编译 IGH EtherCAT 主站
5 EtherCAT IGH 1.5.2 特点
该文档修改记录：
总结
上下博客链接

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持续更新。

1 该EtherCAT主站IGH专栏后续安排

大概分为以下7个大模块：
GH（Industrial Software Foundation）库安排：

1.1 介绍IGH文件和函数:

IGH库中的核心文件通常包括主站配置文件（如ethercat.h）和用于EtherCAT通信的API函数（如ec_init()、ec_config_init()等）。这些函数允许您初始化EtherCAT主站、配置EtherCAT网络和执行数据通信。此外，IGH还提供了示例代码，以帮助您更好地理解如何使用库中的函数。

1.2 介绍IGH主要结构体:

IGH库包含多个关键结构体，例如EtherCAT主站配置结构体、从站配置结构体、PDO（Process Data Object）配置结构体等。这些结构体用于定义和管理EtherCAT网络的配置参数和通信数据。通过详细了解这些结构体，您可以更好地配置和管理EtherCAT网络。

1.3 在Ubuntu系统环境搭建自己的EtherCAT主站:

若要搭建自己的EtherCAT主站，您需要首先创建主站配置文件，其中包括主站配置结构体，定义EtherCAT网络拓扑，以及设置EtherCAT通信参数。然后，使用IGH库提供的函数来初始化主站、建立通信通道和与从站进行数据交换。这一过程可能涉及到配置主站的周期性任务以保持实时通信。

1.4 使用Wireshark监控并分析EtherCAT数据:

使用Wireshark监控并分析EtherCAT数据是一种非常有效的手段，可以帮助我们深入了解EtherCAT协议的工作原理和数据传输机制。Wireshark是一款强大的网络协议分析器，可以捕捉和解析各种网络数据包，包括EtherCAT数据包。通过Wireshark，我们可以详细地观察EtherCAT数据包的传输过程、协议格式和数据内容，从而更好地理解EtherCAT协议的工作机制和特点。此外，我们还可以利用Wireshark提供的分析工具，对EtherCAT数据进行深入挖掘和分析，发现潜在的问题和优化点，为我们的项目提供有价值的参考。因此，使用Wireshark监控并分析EtherCAT数据是一种非常实用和有效的技术手段。

1.5 介绍EtherCAT从站XML文件

EtherCAT从站设备描述文件（XML文件）是描述从站设备配置和特性的文件，通常包含在EtherCAT主站系统中，用于自动配置和识别从站设备。以下是对EtherCAT从站XML文件的介绍及其使用流程。

EtherCAT从站XML文件（也称为ESI文件，EtherCAT Slave Information）包含了从站设备的详细配置信息，例如设备ID、制造商、同步管理器配置、过程数据映射等。这些文件通常由设备制造商提供，并根据EtherCAT协议标准格式编写。

1.6 使用IGH 主站控制EtherCAT-IO模块:

IGH库使您能够控制EtherCAT-IO模块，这通常涉及读取输入数据和写入输出数据。通过配置PDO映射，您可以将输入和输出数据映射到EtherCAT网络上的从站设备。然后，使用IGH函数来实时读取和更新这些数据，从而实现对IO模块的控制。

1.7 使用IGH 主站控制EtherCAT电机:

控制EtherCAT电机通常需要与电机驱动器和控制器建立通信。您需要使用IGH库配置PDO映射来传输控制命令和获取反馈数据。控制电机的PP模式（位置模式），PV模式（速度模式），PT模式（力矩模式），CSP模式（周期同步位置模式），CSV模式（周期同步速度模式），CST模式（周期同步力矩模式）等。

深入了解IGH库的文件、函数、结构体以及实际应用步骤将有助于您更好地使用该库来构建和控制EtherCAT网络中的设备和电机。

2. IGH介绍：

IGH EtherCAT 主站介绍

Industrial Software Foundation (IGH) 提供的 EtherCAT 主站是一个开源项目，用于实现高效的实时工业以太网通信。本文将详细介绍 IGH EtherCAT 主站的开发背景、主要特点、核心功能以及文件和结构体说明。

IGH EtherCAT 主站由 Industrial Software Foundation 开发，旨在为工业自动化和控制系统提供一个开源的 EtherCAT 主站实现。该项目为研究人员和开发人员提供了一个强大的工具，可以在各种操作系统上实现 EtherCAT 通信。

IGH EtherCAT 主站采用便于移植的 C 语言开发，完全支持在 Windows 和 Linux 系统上运行，甚至可以移植到嵌入式操作系统中。由于所有的应用程序都有所不同，IGH 并未强制规定任何特定的设计架构。

在 Linux 下，它可以用于一般的用户模式、PREEMPT_RT 或 Xenomai；在 Windows 下可用于用户模式下的编程。IGH 主站通过 Raw Socket（原始套接字）接收和发送 EtherCAT 数据帧，调用系统自带的 bind、send 和 recv 模块，以实现主站与从站之间的通信。IGH 支持分布式时钟（DC），从站设备基于实时时钟，主站控制信号可以准确同步。IGH 主站代码的独立架构可支持任何 Linux 实时扩展，包括 RTDM 的 LXRT、ADEOS、RT-Preempt 和 Xenomai（包括 RTDM），同时还支持 CoE（CANopen over EtherCAT）、FoE（File Access over EtherCAT）、SoE（Servo Profile over EtherCAT）和 EoE（Ethernet over EtherCAT）等邮箱协议。

IGH EtherCAT 主站的主要功能包括以下部分：

1. 基本读写服务，如 BRD（广播读）、BRW（广播写）、APRMW（自动增读写多从站）及 LRW（读写数据到逻辑地址映射空间）等。
2. 自动扫描发现从站，自动配置从站的 FMMU（现场总线存储管理单元）和 PDO（过程数据对象）、MBX（邮箱）的内存映射。
3. 设置和读取从站状态。
4. 从站 EEPROM 的读写支持。
5. 支持时钟同步机制，根据过程数据自动配置从站时钟。
6. 支持过程数据和邮箱数据的通信。
7. 支持 SoE、CoE、EoE 和 FoE 等应用协议。

IGH EtherCAT 主站操作简单、跨平台性强并且提供开源代码，为自动化控制领域的研究人员提供了一个真正意义上的开发工具。既可以从软件本身进行 EtherCAT 通信实验，又可以深入了解软件代码底层的实现原理，便于研究人员根据自己的需求进行二次开发。EtherCAT 是一种实时以太网通信协议，广泛应用于工业自动化和机器控制领域。

关键特点：

1. 开源性质： IGH EtherCAT 主站是一个开源项目，开发者可以自由地查看、修改和分发代码。这使其成为工业自动化领域的一个强大工具，可以根据具体需求进行定制。
2. EtherCAT 主站实现： IGH 提供了一个完整的 EtherCAT 主站实现，允许主站与多个 EtherCAT 从站设备进行通信。主站可以向从站设备发送实时数据，例如控制命令和传感器数据。
3. 功能丰富： IGH 包括一系列功能丰富的模块，支持 CoE、FoE、SoE 和 EoE 等不同的 EtherCAT 通信协议功能。
4. 网络配置和管理： IGH 支持配置和管理 EtherCAT 网络，包括从站设备的配置、网络拓扑设置和分布式时钟同步。
5. 实时性： EtherCAT 是一种实时通信协议，IGH 的设计目标是提供高性能和低延迟的通信，以满足工业自动化中对实时性的需求。
6. 示例应用程序： IGH 附带了示例应用程序和文档，帮助开发者入门并开始构建自己的应用程序。这些示例演示了主站初始化、通信配置和实时数据交换等操作。
7. 跨平台支持： IGH 可以在多种操作系统和平台上运行，包括 Linux 和 Windows。
8. 活跃的社区： IGH 拥有一个积极的开发社区，提供技术支持、更新和改进，以确保库的持续发展。

IGH EtherCAT 主站文件和函数介绍

在使用IGH EtherCAT主站时，理解其文件结构和关键函数有助于开发和调试过程。以下是对IGH EtherCAT主站关键文件和函数的介绍以及基本使用流程。

IGH 目录结构介绍

序号	文件夹	该文件夹功能
1	devices	设备目录，包含用于识别和管理EtherCAT设备的相关文件。
2	documentation	文档目录，包含项目的详细文档和使用指南。
3	examples	示例代码目录，提供了如何使用主站的示例程序，帮助开发者快速上手。
4	include	头文件目录，包含项目的公共头文件，这些文件定义了各种数据结构和函数接口。
5	lib	库目录，包含项目使用的库文件和依赖项。
6	m4	M4宏处理器目录，包含配置和编译过程中的宏定义文件。
7	mailbox_gateway	邮箱网关目录，包含处理邮箱网关通信的文件。
8	master	主站目录，包含EtherCAT主站的核心代码和功能实现。
9	script	脚本目录，包含用于构建、配置和管理项目的各种脚本文件。
10	tool	工具目录，包含一些辅助工具，用于测试和调试EtherCAT主站。
11	tty	串行通信目录，包含处理串行通信的相关文件。

IGH 文件说明

序号	文件	该文件功能
1	.hgignore	Mercurial忽略文件，列出了在版本控制中要忽略的文件和目录。
2	AUTHORS	作者文件，列出了项目的贡献者和开发人员。
3	bootstrap	引导脚本文件，用于初始化和配置项目。
4	CodingStyle	代码风格指南文件，定义了项目的代码编写规范。
5	configure.ac	配置脚本文件，用于生成配置文件并检查系统环境。
6	COPYING	版权声明文件，包含项目的版权和许可信息。
7	COPYING.LESSER	LGPL许可证文件，列出了项目遵循的GNU宽通用公共许可证条款。
8	Doxyfile.in	Doxygen配置文件，用于生成项目的文档。
9	ethercat.spec.in	RPM规范文件，用于创建RPM包。
10	FEATURES	特性文件，列出了项目的主要特性和功能。
11	globals	全局变量文件，包含项目中使用的全局变量定义。
12	INSTALL	安装说明文件，提供了项目的安装步骤和要求。
13	Kbuild.in	Kbuild配置文件，用于构建Linux内核模块。
14	Makefile.am	Automake文件，用于生成Makefile。
15	NEWS	新闻文件，列出了项目的更新日志和版本变化。
16	README	自述文件，提供了项目的简介、使用说明和其他重要信息。
17	README.EoE	Ethernet over EtherCAT（EoE）自述文件，提供了关于EoE的详细信息。
18	README-lambert	特定开发者的自述文件，包含该开发者的相关信息和贡献。
19	TODO	待办事项文件，列出了项目需要完成的任务和计划。

3 IGH 主要文件说明：

master文件夹里面的源代码

序号	文件	该文件功能
1	cdev	设备驱动文件，负责与底层硬件设备进行交互。
2	coe_emerg_ring	CANopen over EtherCAT（CoE）紧急消息处理文件。
3	datagram_pair	用于处理成对的数据报。
4	datagram	数据报处理文件，负责EtherCAT数据帧的打包和解包。
5	debug	调试相关文件，包含调试功能和工具。
6	device	设备管理文件，负责EtherCAT设备的识别和管理。
7	dict_request	字典请求处理文件，用于管理和处理字典数据。
8	domain	域管理文件，负责EtherCAT通信域的配置和管理。
9	doxygen	自动文档生成配置文件，用于生成代码文档。
10	eoe_request	Ethernet over EtherCAT（EoE）请求处理文件。
11	ethernet	以太网通信文件，负责EtherCAT与以太网之间的通信。
12	foe_request	File over EtherCAT（FoE）请求处理文件。
13	fmmu_config	FMMU（现场总线存储管理单元）配置文件。
14	fsm_change	状态机变更处理文件，管理状态机的状态切换。
15	fsm_coe	CoE状态机处理文件，管理CoE通信的状态机。
16	fsm_soe	SoE状态机处理文件，管理SoE通信的状态机。
17	fsm_eoe	EoE状态机处理文件，管理EoE通信的状态机。
18	fsm_foe	FoE状态机处理文件，管理FoE通信的状态机。
19	fsm_mbox_gateway	邮箱网关状态机处理文件。
20	fsm_master	主站状态机处理文件，管理主站的状态机。
21	fsm_pdo	PDO状态机处理文件，管理PDO的状态机。
22	fsm_pdo_entry	PDO入口状态机处理文件，管理PDO条目的状态机。
23	fsm_reboot	重启状态机处理文件，管理设备重启过程的状态机。
24	fsm_sii	SII（Slave Information Interface）状态机处理文件。
25	fsm_slave	从站状态机处理文件，管理从站的状态机。
26	fsm_slave_config	从站配置状态机处理文件，管理从站配置的状态机。
27	fsm_slave_scan	从站扫描状态机处理文件，管理从站设备的扫描过程。
28	globals	全局变量定义文件，包含整个项目中使用的全局变量。
29	ioctl	输入输出控制文件，管理IO控制操作。
30	locks	锁机制文件，负责实现线程安全的锁机制。
31	mailbox	邮箱管理文件，负责邮箱数据的发送和接收。
32	mailbox_gateway_request	邮箱网关请求处理文件。
33	master	主站管理文件，负责EtherCAT主站的初始化、启动和管理。
34	module	模块管理文件，负责EtherCAT模块的加载和卸载。
35	pdo	PDO（过程数据对象）处理文件，管理PDO数据。
36	pdo_entry	PDO条目处理文件，管理单个PDO条目的数据。
37	pdo_list	PDO列表文件，包含所有PDO条目的列表和管理功能。
38	reg_request	寄存器请求处理文件，管理和处理寄存器数据。
39	rtdm	实时设备管理文件，管理实时设备的通信。
40	rtdm-ioctl	实时设备管理的IO控制文件。
41	sdo	SDO（服务数据对象）处理文件，管理SDO数据。
42	sdo_entry	SDO条目处理文件，管理单个SDO条目的数据。
43	sdo_request	SDO请求处理文件，管理和处理SDO请求。
44	sii_firmware	SII固件文件，管理从站设备的固件数据。
45	slave	从站管理文件，负责从站设备的识别和管理。
46	slave_config	从站配置文件，负责从站设备的配置。
47	soe_request	Servo Drive Profile over EtherCAT（SoE）请求处理文件。
48	soe_errors	SoE错误处理文件，管理SoE通信中的错误。
49	sync	同步管理文件，负责EtherCAT设备的同步。
50	sync_config	同步配置文件，配置同步相关的参数。
51	voe_handler	Vendor-specific over EtherCAT（VoE）处理文件，管理VoE通信。

通过详细了解 IGH EtherCAT 主站的文件结构和功能，您可以更好地理解该项目的各个模块及其在 EtherCAT 通信中的作用。这些文件和模块提供了一个系统的框架，帮助您在开发过程中有效地管理和配置 EtherCAT 网络，从而实现高效的实时工业自动化控制。

4 下载和编译 IGH EtherCAT 主站

1. 下载链接

IGH EtherCAT 主站是一个开源的 EtherCAT 协议栈，您可以在官网上找到并下载其代码包：
http://etherlab.org/download/ethercat/ethercat-1.5.2.tar.bz2

2. 编译

解压已下载的源码，打开根目录中的 README.md 文件，其中详细记录了相关编译步骤。这些步骤十分详细且具有指导性，让人一看就能明白如何操作。

编译步骤（以 Linux 为例）：

igh把编译生成的文件默认安装在了/opt/etherlab目录。
通过设置--prefix=/home/vmuser/ethercat-master/output可以把编译生成的文件安装在/home/vmuser/ethercat-master/output目录中。
**********************************************
make
make modules
make install
sudo make modules_install

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5 EtherCAT IGH 1.5.2 特点

EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一个高效的实时工业以太网协议。工业软件基金会（Industrial Software Foundation, IGH）提供了一个开源的 EtherCAT 主站实现，广泛用于工业自动化控制系统中。以下是 IGH EtherCAT 主站 1.5.2 版本的主要特点和改进。

1. 完整的开源实现

开源性质：IGH EtherCAT 主站 1.5.2 是一个完全开源的项目，开发者可以自由查看、修改和分发代码。这使其在工业自动化领域中非常灵活，可以根据具体需求进行定制。

2. 多平台支持

跨平台兼容：支持在多种操作系统上运行，包括 Linux 和 Windows，甚至可以移植到嵌入式操作系统中。通过操作系统抽象层（OSAL）和硬件抽象层（OS-HW），确保在不同平台上的移植和运行。

3. 实时性能

高性能实时通信：提供低延迟和高吞吐量的实时通信能力，适用于严格的工业自动化需求。支持分布式时钟（DC），确保各从站设备之间的同步。

4. 广泛的协议支持

多种协议支持：支持 CoE（CANopen over EtherCAT）、FoE（File over EtherCAT）、SoE（Servo Profile over EtherCAT）和 EoE（Ethernet over EtherCAT）等多种上层应用协议，满足不同设备和应用场景的需求。

5. 灵活的网络配置和管理

自动扫描和配置：能够自动扫描 EtherCAT 网络中的从站设备，并进行配置。支持从站设备的 EEPROM 读写和过程数据对象（PDO）的内存映射配置。
网络管理：提供强大的网络管理功能，支持网络拓扑配置和实时监控。

6. 调试和诊断工具

强大的调试工具：提供丰富的调试工具和日志功能，帮助开发者快速定位和解决问题。
Wireshark 支持：可以使用 Wireshark 等网络协议分析工具，监控和分析 EtherCAT 数据帧，深入了解通信细节。

7. 代码模块化和易于维护

模块化设计：采用模块化设计，代码结构清晰，易于扩展和维护。分层结构包括原始套接字接口、数据帧管理、API 接口、通信功能和上层应用功能。
丰富的示例和文档：提供丰富的示例代码和详细的文档，帮助开发者快速上手并理解代码实现。

8. 安全性

安全功能集成：支持多种安全机制，包括错误检测和恢复、冗余配置等，提高系统的可靠性和稳定性。

9. 社区支持

活跃的社区：拥有活跃的开发社区，提供技术支持和定期更新，确保项目的持续发展和改进。

该文档修改记录：

修改时间	修改说明
2024年6月26日	EtherCAT主站IGH – 0 – 该EtherCAT主站IGH专栏后续安排

总结

以上就是EtherCAT主站IGH – 0 – 该EtherCAT主站IGH专栏后续安排的内容。
有不明白的地方欢迎留言；有建议欢迎留言，我后面编写文档好改进。
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