EtherCAT从站开发板IO、AD、DA功能测试

本文介绍了使用一款红色EtherCAT从站开发板实现IO、AD、DA功能的过程。通过STM32单片机编程并与TwinCAT软件配合,完成了从站设备的配置与功能测试。

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这是我18年暑期为这款红色EtherCAT从站写的程序和测试过程,实现了io、ad、da功能。后续会上传这块板子的程序和使用文档。详细过程可以参考我写的程序。

1.测试准备

本实验采用了一块红色的从站开发板,8路输入(key)、8路输出(led)、1路AD、1路DA。
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单片机程序、EEPROM和twincat软件目录下的XML文件,三者必须对应,否则会出错。
下图为stm32从站代码和xml文件。
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需要把XML烧写进从站的EEPROM中,给stm32烧写从站程序,将xml文件拷贝到C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT。

2.建立TwinCAT工程

打开twincat,推荐使用Intel的cpu和网卡。在 Twincat 内安装网卡驱动,并创建一个新的工程,这部分我就不详述了。
右键点击 device→scan 扫描连接的从站设备:
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接着会跳出“Scan for boxes”和“Activate Free Run”对话框,都点“是”。
正常会扫描到如下设备:
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双击 BOX1,打开 online,可以看到从站处于 OP 状态,开发板上的RUN灯将会常亮。
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板子目前实现了IO、AD、DA功能,点击Box1下面的图标,可显示如下内容。
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Switch1——Switch8对应从站的I1——I8按键;LED1——LED8对应从站的O1——O8小灯;adc为电位器电压值,dac为输出电压值。

3.按钮测试

按下key,twincat上对应的变量Switch会在0和1之间切换,如图所示。
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4.led测试

在twincat上对LED1~LED8赋值,可以控制LED小灯亮灭。
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5.AD测试

转动板子上的电位器,twincat上的Analog input会产生0-3300的变化。1000对应1000mv,3000对应3000mv。
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6.DA测试

在twincat上对dac赋值,可以在板子上检测出PA4引脚的电平。赋值1000对应1000mv,3000对应3000mv,以此类推。最高电压不超过3.3v。当dac赋值为2000时,万用表测得电压为1.8v。
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7.程序小结

Stm32从站部分已经实现IO、DA、AD功能,底层驱动已经写好,只需对相关变量进行操作,即可实现特定的功能。
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LED_1= sDOOutputs.bLED1;这句话将twincat中LED 1的值赋值给了从站的LED_1,从而控制了小灯的亮灭。
sDIInputs.bSwitch1 = SWITCH_1;这里将从站按键的值赋值给twincat中的Switch 1变量。
sAIInputs.adc = adcValue;
dacValue = sDOOutputs.dac;这两句实现了ad值的读入和da值的输出。
从站修改步骤大体是:1.自定义对象字典;2.在stm32从站程序中,添加外设驱动,初始化过程写在HW_Init();函数中。
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<think>好的,我现在需要帮助用户解决在STM32作为EtherCAT时实现ADC和DAC控制的问题。首先,我需要回顾用户提供的引用内容,看看里面有没有相关的信息。根据引用[2],用户提到了一块STM32开发板,有8路输入、输出,以及ADDA各一路。引用[5]还提到在STM32F405底板上增加DAC输出的实验,这说明用户可能已经有了一些基础代码,但需要具体的教程和示例代码。 接下来,我应该整理实现ADC和DAC控制的基本步骤。首先需要配置硬件,包括ADC和DAC的引脚初始化,以及EtherCAT通信的设置。然后,可能需要修改XML配置文件,添加对应的数据项,这样主才能识别ADC和DAC通道。同时,用户可能需要调整从程序,处理输入输出数据映射到过程数据对象(PDO)中。 根据引用[2]和[5],XML文件的配置非常重要,必须EEPROM中的配置和单片机程序一致。因此,用户需要确保XML文件中添加了正确的ADC和DAC条目,并将其烧录到EEPROM中。此外,引用[3]和[4]提到了SAMD51和AX5840的相关文件,可能需要参考这些协议栈的修改方法。 用户可能需要具体的代码示例,比如ADC的初始化和读取函数,DAC的配置和输出函数,以及如何在主循环中更新过程数据。此外,还需要指导如何将ADC和DAC的数据映射到EtherCAT的PDO中,确保数据同步。 最后,应该考虑用户可能遇到的问题,例如配置错误导致通信失败,或者数据映射不正确。需要提醒用户检查XML文件代码的一致性,以及硬件连接是否正确。另外,建议用户参考现有的示例,如引用[5]中的DAC修改案例,逐步增加功能。</think>### STM32作为EtherCATADC/DAC控制实现步骤 #### 1. **硬件软件准备** - **硬件要求**:STM32开发板需支持EtherCAT协议栈(如使用AX5840芯片或集成协议栈)[^4],并具备ADC和DAC外设接口。 - **软件依赖**: - EtherCAT协议栈(如TwinCAT SSC、SOEM等) - STM32开发环境(Keil、STM32CubeIDE) - TwinCAT工程配置工具[^2] --- #### 2. **XML文件配置** EtherCAT的设备描述文件(XML)需定义ADC和DAC的PDO(过程数据对象)映射: ```xml <Sm Type="Outputs"> <Pdo Entry="0x7000:1" DataType="UNSIGNED16" BitLen="16" Name="ADC_Channel1"/> </Sm> <Sm Type="Inputs"> <Pdo Entry="0x6000:1" DataType="UNSIGNED16" BitLen="16" Name="DAC_Channel1"/> </Sm> ``` 需将XML文件烧录到从EEPROM,并同步至TwinCAT工程目录[^5]。 --- #### 3. **STM32代码实现** ##### **ADC控制示例** ```c // ADC初始化(以STM32F4为例) void ADC_Init(void) { ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; hadc1.Instance = ADC1; hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; HAL_ADC_Init(&hadc1); sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0; // 假设ADC接在通道0 HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig); } // 读取ADC值并映射到PDO uint16_t Read_ADC_Value(void) { HAL_ADC_Start(&hadc1); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100); return (uint16_t)(HAL_ADC_GetValue(&hadc1) >> 4); // 12位转16位对齐 } ``` ##### **DAC控制示例** ```c // DAC初始化 void DAC_Init(void) { hdac.Instance = DAC; HAL_DAC_Init(&hdac); DAC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; sConfig.DAC_Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; sConfig.DAC_OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE; HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac, &sConfig, DAC_CHANNEL_1); } // 更新DAC输出值(从PDO获取数据) void Update_DAC_Output(uint16_t value) { HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, value); } ``` ##### **主循环同步PDO数据** ```c void MainLoop(void) { while(1) { // 读取EtherCAT输入(DAC数据) uint16_t dac_value = EtherCAT_GetInputPDO(0x6000, 1); Update_DAC_Output(dac_value); // 更新EtherCAT输出(ADC数据) uint16_t adc_value = Read_ADC_Value(); EtherCAT_SetOutputPDO(0x7000, 1, adc_value); HAL_Delay(10); // 同步周期控制 } } ``` --- #### 4. **调试验证** - **TwinCAT配置**:在TwinCAT工程中绑定PDO变量,配置主周期任务。 - **数据监测**:使用TwinCAT Scope或Wireshark抓包工具验证数据流同步性。 - **常见问题**: - **XML代码地址不匹配**:检查PDO Entry的索引和子索引是否一致[^3]。 - **数据对齐问题**:确保ADC/DAC的位宽转换正确(如12位转16位)。 --- ### 示例工程参考 1. **基础IO扩展**:引用[5]提供了在STM32F405上增加DAC输出的完整流程。 2. **协议栈修改**:引用[3]中`SAMD51 EtherCAT Slave`的XML文件可参考PDO映射结构。
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