EtherCAT特點
由於工作需要， 最近在學習EtherCAT總線，對於主站和從站的通信，發表一下我個人的理解。
1. EtherCAT爲保證低延遲高響應，不可能像MODBUS一樣用軟件解析數據包再轉發的模式，而是採用“高速火車”不停車上下車的方式，不停車指的是底層轉發完全靠硬件實現流處理，自動加載和提取數據，上層需配置相應的寄存器即可。
2. 通信兼容，最大化兼容以太網現有的設備，配置好上位機軟件，可以直接使用電腦控制（需要一些實時性優化）。
從站協議狀態機（硬件）
底層由硬件狀態機處理，上層軟件負責通信調度和管理。
硬件工作原理簡圖
端口狀態機PSM
用於處理MAC幀並將其以八位位組的長度送到上一層處理。
①信息以一個八位位組的序列傳輸，而不是直接傳輸整個幀
②自動模式下端口自動開閉，或者由指令關閉該回路。
DLPDU處理狀態機 （DHSM）
DLPDU爲數據鏈路層處理數據單元，是一種特定的實時EtherType或特定的UDP目的端口的以太網幀解釋器。包含EtherCAT處理循環幀的檢測和自動增量地址的處理，更新WKC和FCS檢測等功能。當該“解釋器”識別到與本地內存和尋址，將產生與更高一層狀態機的交互。
同步信號管理器狀態機（SYSM）
同步信號管理器用作郵箱和緩存存儲器的存儲區域。郵箱服務將被轉發到一個郵箱處理重試的狀態機（PMSM）,一般EtherCAT從機有四個同步管理器，每個同步管理器都對應一個SYSM。如果有一個特殊的內存地址對應到一個SYSM，則將有一個對應存儲區域或者寄存器的請求。
恢復郵箱狀態機（RMSM）
RNSM負責在操作讀郵箱過程中進行重試操作和檢查寫郵箱指令的序列號。
從站信息訪問狀態機（SIISM）
負責讀寫和更新特定的從站寄存器接口。
郵箱介紹
EtherCAT數據流
郵箱位於同步管理器之上（SYSM）, 對大多數從機應用的核心是郵箱的數據和過程的處理，一般使用郵箱封裝CiA301協議（對象字典,CoE）的方式實現。以下爲主站從站郵箱通信的說明。
郵箱是雙向工作的：由主站到從站，及由從站到主站，它支持兩個方向以上獨立全雙工通信和多數據鏈路用戶協議。從站從站間的通信通過類似路由器的主站進行管理。郵箱首部包含了一個允許主站進行重定向服務的地址字段(上圖Address)。
郵箱使用了兩個同步管理器通道(SM)，每個方向一個通道（如通道0用於主機發送到從站，通道1位從站到主站）。郵箱的通信一般是非週期性的，並對單個從站進行尋址。因此不需要FMMU（現場總線內存管理單元）的邏輯地址，而是使用物理尋址。
郵箱主站與從站的通信過程中，主站必須檢查從站郵箱應答命令中的工作計數器，如果工作計數器沒有增加（通常因爲從站沒有完全讀取上一條命令）或在規定時間內沒有響應，主站必須重發該郵箱命令。
重發命令後，如果命令響應丟失（主站沒有收到應答），主站發送寫SM_activate命令(反轉repeat)後，不再讀取郵箱。從站檢查SM_activate檢測出郵箱重複請求，將psRepeatMbx（上次發送的備份）緩存再次放入郵箱，並反轉SM_read_toggle。 此時主站週期性的讀取SM DL_user的CTRL,檢查從站是否結束請求，當檢查的到SM DL_user的CTRL反轉時，主站再次讀取發送郵箱。
從站到主站的通信，主站必須確定從站是否使用郵箱命令填滿了同步管理器（從站預存數據），並儘快發送適當的讀命令。從站接收到郵箱讀事件，需保存發送緩衝器以用於可能的重複 （psRepeatMbx = psReadMbx）。