EtherCAT主站SOEM源码解析----IOmap

本文详细介绍了SOEM通过函数ec_config_map(&IOmap)完成逻辑地址和物理地址映射的过程,包括映射关系、具体实现及实例。通过读写数组IOmap[], 应用程序可以实现与从站的数据交换。

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SOEM通过函数ec_config_map(&IOmap)完成逻辑地址和物理地址的映射,应用程序需要定义一个数组IOmap,例如:
char IOmap[4096];
完成映射后,应用程序就可以通过读写数组IOmap[]来完成与从站的数据交换。

1、映射关系

SOEM首先将所有从站的输出映射到IOmap[]的开始位置,然后是输入,如下图所示:
这里写图片描述

2、具体实现

函数ec_config_map(&IOmap)最终会调用/soem/EthercatConfig.c中的以下函数完成映射。
int ecx_config_map_group(ecx_contextt *context, void *pIOmap, uint8 group)

该函数完成主要的功能为:
1. 读取从站EEPROM中的PDO信息,统计需要映射的输入输出长度;
2. 根据步骤1的结果配置从站SM寄存器;
3. 将从站的输出映射到IOmap[],并配置从站FMMU寄存器;
4. 将从站的输入映射到Iomap[],并配置从站FMMU寄存器;
5. 为应用程序提供读写IOmap[]的接口。

具体代码如下:

int ecx_config_map_group(ecx_contextt *context, void *pIOmap, uint8 group)
{
    ......

   if ((*(context->slavecount) > 0) && (group < context->maxgroup))
   {   
      ......

      /* find CoE and SoE mapping of slaves in multiple threads */
      for (slave = 1; slave <= *(context->slavecount); slave++)
      {
       ......
               ecx_map_coe_soe(context, slave);
       ......
       }

      /* find SII mapping of slave and program SM */
      for (slave = 1; slave <= *(context->slavecount); slave++)
      {
         if (!group || (group == context->slavelist[slave].group))
         {             
            ecx_map_sii(context, slave);  //统计需要mapping的输入输出长度,单位为bit
            ecx_map_sm(context, slave); //配置从站SM寄存器
         }
      }

      /* do input mapping of slave and program FMMUs */ //源代码注释的bug? 此处input 应为output
      for (slave = 1; slave <= *(context->slavecount); slave++)
      {

       .....

                  /* program FMMU for output */配置从站FMMU寄存器
                  ecx_FPWR(context->port, configadr, ECT_REG_FMMU0 + (sizeof(ec_fmmut) * FMMUc),
                     sizeof(ec_fmmut), &(context->slavelist[slave].FMMU[FMMUc]), EC_TIMEOUTRET3);
       ......

       //为应用程序提供接口            
      context->grouplist[group].outputs = pIOmap;
      context->grouplist[group].Obytes = LogAddr;
      context->grouplist[group].nsegments = currentsegment + 1;  //currentsegment初始值为0
      context->grouplist[group].Isegment = currentsegment;
      context->grouplist[group].Ioffset = segmentsize;

      /* do input mapping of slave and program FMMUs */   //output mapping?
      for (slave = 1; slave <= *(context->slavecount); slave++)
      {
         ......

                     /* program FMMU for input */配置从站FMMU寄存器
                     ecx_FPWR(context->port, configadr, ECT_REG_FMMU0 + (sizeof(ec_fmmut) * FMMUc), 
                        sizeof(ec_fmmut), &(context->slavelist[slave].FMMU[FMMUc]), EC_TIMEOUTRET3);

          ......
      }
      //为应用程序提供接口
      context->grouplist[group].IOsegment[currentsegment] = segmentsize;
      context->grouplist[group].nsegments = currentsegment + 1;
      context->grouplist[group].inputs = (uint8 *)(pIOmap) + context->grouplist[group].Obytes;
      context->grouplist[group].Ibytes = LogAddr - context->grouplist[group].Obytes;

   }

   return 0;
}   

3、映射实例

在SOEM 说明文档中有1个IOmap的例子,如下图所示:
http://openethercatsociety.github.io/doc/soem/tutorial_8txt.html

这里写图片描述

Slave2 EL4001 的1*16bit 输出被映射到逻辑地址的最开始处。
Slave6、7、8、9每个站只有2bit,被映射到一个逻辑地址中。

<think>好的,用户想了解EtherCAT主站的配置和使用教程。首先我需要回忆一下之前提供的参考资料,然后组织信息。根据引用[1],SOEM是一个常用的开源主站实现,适合嵌入式系统和实时控制。引用[2]提到主站的核心功能包括网卡初始化、读写从站数据,可能还需要系统时钟处理。 用户可能需要分步骤的配置流程。首先应该介绍主站的基本概念,然后说明配置步骤,比如硬件准备、环境搭建、初始化网卡、配置从站信息、主站启动与周期性任务,以及错误处理。同时,用户可能对具体代码示例感兴趣,比如用C语言或Python的演示。 需要确保提到的步骤覆盖了网卡初始化、数据读写,以及可能的时钟配置。还要注意用户可能遇到的常见问题,比如从站检测失败或数据同步问题,需要给出解决方案。最后,生成相关问题,帮助用户进一步学习,比如主从通信协议或性能优化方法。 需要检查是否所有技术术语都正确,并且按照用户的要求使用中文回答,数学公式和代码块格式正确。此外,确保引用标注正确,比如在提到SOEM和驱动核心功能时添加[^1]和[^2]。</think>### EtherCAT主站配置与使用教程 #### 一、EtherCAT主站基础配置流程 1. **硬件准备** - 使用支持EtherCAT协议的网卡(如Intel I210/211系列) - 确保物理层连接符合EtherCAT规范,建议使用CAT5e以上网线 2. **环境搭建** - 对于SOEM主站,需要安装依赖库: ```bash sudo apt-get install autoconf libtool ``` - 编译SOEM源码: ```bash ./bootstrap && ./configure && make ``` 3. **网卡初始化** 核心代码示例(基于引用[2]): ```c ec_adaptert *adapter = ec_find_adapters(); if (ec_init(adapter->name) <= 0) { printf("网卡初始化失败\n"); return -1; } ``` #### 二、从站配置方法 1. **从站扫描** 使用$N = ec_slavecount$获取从站数量 ```c if (ec_config_init(FALSE) <= 0) { printf("从站检测失败\n"); } ``` 2. **PDO映射配置** 典型配置流程: ```c ec_config_map(&IOmap); // 创建过程数据对象映射 ec_configdc(); // 配置分布式时钟 ``` #### 三、主站运行与数据交互 1. **主站状态机控制** ```c ec_statecheck(0, EC_STATE_OPERATIONAL, EC_TIMEOUTSTATE); ``` 2. **周期性任务实现** ```python # 示例伪代码 while True: ec_send_processdata() # 发送过程数据 wkc = ec_receive_processdata(EC_TIMEOUTRET) # 接收数据 if wkc != expected_wkc: handle_error() time.sleep(cycle_time) ``` #### 四、故障排查指南 | 现象 | 解决方案 | |------|----------| | 从站丢失 | 检查网线连接质量,确认终端电阻配置 | | 数据不同步 | 验证分布式时钟补偿参数$T_{offset}$设置 | | 初始化超时 | 检查网卡驱动是否加载`sudo ethtool -i eth0` | #### 五、进阶配置 1. **分布式时钟同步** 时钟补偿算法: $$ \Delta t = \frac{T_{master} - T_{slave}}{2} + \delta_{propagation} $$ 其中$\delta_{propagation}$为传播延迟补偿值 2. **热插拔支持** 实现拓扑结构动态更新: ```c ec_readstate() // 持续监测从站状态 ```
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