EtherCAT简介

EtherCAT（用于控制自动化技术的以太网）是Beckhoff（倍福）在2003年开发的实时以太网网络。它基于CANOPEN协议和以太网，但是与Internet通信或网络通信不同之处在于，它专门针对工业自动化控制进行了优化。这些标准由EtherCAT技术小组（简称ETG）定义和维护。

使用OSI网络模型，以太网和EtherCAT依赖于相同的物理和数据链路层。除此之外，由于针对不同任务进行了优化，因此这两个网络在设计上有所不同。例如，以太网被设计为通过许多不同的节点发送大量数据。它能够与数十亿个单独的地址之间来回路由数据，从而允许跨庞大的网络进行通信。

EtherCAT是一个快速的确定性网络，可使用专门的硬件和软件来处理数据。它使用全双工，主从配置，并可容纳任何拓扑。它可以在30us内处理1000个I/O点，或在100us内与100个伺服轴通信。轴接收设定值和控制数据，并报告实际位置和状态。轴是使用分布式时钟技术同步的，该技术是IEEE 1588的简单版本，可将抖动降低到小于1us。

EtherCAT是一种非常灵活的实时工业以太网协议。数据交换遵循“动态处理”原则，EtherCAT协议提供了快速的吞吐量，因为消息在转发到下一个从站之前是在硬件中处理的。当数据帧通过时，从设备读取与其相关的数据，然后它们将数据动态地插入到同一数据流中。这不依赖于协议栈的运行时间，因此处理延迟通常仅为几纳秒。

EtherCAT传输方法类似于Interbus的原理。使用EtherCAT, 不再接收以太网数据包，对其进行解释和处理，然后在每个设备上进行复制。当帧通过设备时，EtherCAT从站设备读取寻址到它们的数据节点。同样的，在电报通过设备时，可以对其插入数据，只需要几纳秒的帧延迟。并且由于EtherCAT帧在发送和接收方向上都包含许多设备的数据，因此可用数据速率可提高到90%以上。充分利用了100M网卡的全双工功能。

EtherCAT具有纳秒级的同步性，基本上是最快的工业以太网技术。对于通过总线系统控制或测量目标系统的所有应用，这都是一个巨大的好处。