本书全面介绍了EtherCAT工业以太网应用系统设计。书中内容丰富，体系先进，结构合理，理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。全书共分11章，主要内容包括：绪论，EtherCAT从站控制器，EtherCAT从站硬件电路系统设计，EtherCAT工业以太网主站，EtherCAT开发前的准备——软件的安装，基于ET1100的EtherCAT从站软件设计，基于LAN9252的EtherCAT从站驱动和应用程序设计，基于LAN9252的从站增加数字量和模拟量通信数据的方法，EtherCAT主站软件安装、从站开发调试及XML文件解析，基于IgH的EtherCAT主从站通信程序设计，基于SOEM的EtherCAT主从站通信程序设计。通过阅读本书，读者将深入了解EtherCAT技术原理、应用场景和关键设计步骤，为工业控制系统的开发和应用提供了全面的指导。本书力求所讲内容具有较强的可移植性、先进性、系统性、应用性及资料开放性，可起到举一反三的作用。本书配套程序代码、XML文件、电路文件、官方手册等数字资源，下载方式见本书封底。
本书可供从事EtherCAT工业以太网控制系统设计的工程技术人员参考，也可作为高等院校自动化、机器人、自动检测、机电一体化等专业的本科生教材或相关专业的研究生教材。

前言
第1章绪论
11以太网与工业以太网概述
111以太网技术
112工业以太网技术
113工业以太网通信模型
114工业以太网的优势
115实时以太网
116实时以太网模型分析
117几种实时以太网的比较
12几种流行的工业以太网
121SERCOS
122PROFINET
123EPA
13EtherCAT工业以太网
131EtherCAT概述
132EtherCAT工业以太网的特点和快速以太网的环形结构
133EtherCAT物理拓扑结构
134EtherCAT数据链路层
135EtherCAT应用层
136EtherCAT系统组成
137EtherCAT系统主站设计
138EtherCAT系统从站设计
第2章EtherCAT从站控制器
21EtherCAT从站控制器概述
211EtherCAT从站控制器功能块
212EtherCAT协议
213帧处理
214FMMU
215同步管理器
22EtherCAT从站控制器的BECKHOFF解决方案
221BECKHOFF提供的EtherCAT从站控制器
222EtherCAT从站控制器存储空间
223EtherCAT从站控制器特征信息
23EtherCAT从站控制器ET1100
231ET1100概述
232ET1100引脚介绍
233ET1100的PDI信号
234ET1100的配置引脚信号
235ET1100的物理接口和PDI引脚信号
236ET1100的MII接口
237ET1100的PDI描述
238ET1100的异步8/16位微控制器接口
24EtherCAT从站控制器的数据链路控制
241EtherCAT从站控制器的数据帧处理
242EtherCAT从站控制器的通信接口控制
243EtherCAT从站控制器的数据链路地址
244EtherCAT从站控制器的逻辑寻址控制
25EtherCAT从站控制器的应用层控制
251EtherCAT从站控制器的状态机控制和状态
252EtherCAT从站控制器的中断控制
26EtherCAT从站控制器的存储同步管理
261EtherCAT从站控制器存储同步管理器
262SM通道缓存区的数据交换
263SM通道邮箱数据通信模式
27EtherCAT从站信息接口（SII）
271EEPROM中的信息
272EEPROM的操作
28EtherCAT分布式时钟
29EtherCAT从站控制器LAN9252
291LAN9252概述
292LAN9252主机总线接口
293LAN9252工作模式
294LAN9252引脚介绍
295LAN9252寄存器映射
296LAN9252系统中断
297LAN9252中断寄存器
298LAN9252主机总线接口
299LAN9252的SPI/SQI从器件
2910LAN9252的以太网PHY
2911LAN9252的EtherCAT功能
第3章EtherCAT从站硬件电路系统设计
31基于ET1100的EtherCAT从站硬件电路系统设计
311基于ET1100的EtherCAT从站总体结构
312微控制器与ET1100 的接口电路设计
313ET1100 的配置电路设计
314EtherCAT从站以太网物理层 PHY器件
31510/100 Base-TX/FX的物理层收发器KS8721
316ET1100与KS8721BL的接口电路
317直接I/O控制EtherCAT从站硬件电路设计
32基于LAN9252的EtherCAT从站硬件电路系统设计
第4章EtherCAT工业以太网主站
41EtherCAT主站分类
411概述
412主站分类需求规范
413功能包
42TwinCAT 3 EtherCAT主站
421TwinCAT 3概述
422TwinCAT 3编程
43IgH EtherCAT主站
431IgH EtherCAT概述
432IgH EtherCAT主站架构
433过程数据
434FMMU配置
435应用程序接口
436状态机
437获取软件
44SOEM EtherCAT主站
441SOEM EtherCAT概述
442SOEM的下载与使用
443SOEM源代码结构
444SOEM的应用
第5章EtherCAT开发前的准备——软件的安装
51虚拟机
511虚拟机的安装
512新建虚拟机
513虚拟机的设置
52Ubuntu
第6章基于ET1100的EtherCAT从站软件设计
61EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构
611EtherCAT从站驱动和应用程序代码包的组成
612EtherCAT通信协议和应用层控制相关的文件
62el9800applh
621TOBJ1601 的数据结构
622TOBJ1A00 的数据结构
623TOBJ1C12 的数据结构
624TOBJ6000的数据结构
625TOBJ6020 的数据结构
626TOBJ7010的数据结构
627TOBJ6411 的数据结构
628TOBJ8020 的数据结构
629TOBJF000 的数据结构
6210PDO映射对象（PDO Mapping Objects）
6211对象 0x1601（数字输出 RxPDO）
6212对象 0x1602（数字输出 RxPDO）
6213对象 0x1602（模拟输出 RxPDO）
6214对象 0x7010（数字输出对象）
6215对象 0x6411（模拟输出对象）
6216PDO（过程数据对象）映射对象0x1802
6217对象 0x1802（TxPDO 参数）
6218对象 0x1802（TxPDO 参数）的变量
6219对象0x1A00（数字输入TxPDO）
6220结构 sDITxPDOMap
6221对象 0x1A02（模拟输入 TxPDO）
6222对象0x6020（模拟输入对象）和条目
63el9800applc
631APPL_StopOutputHandler(void)函数
632APPL_GenerateMapping(UINT16* pInputSize,UINT16* pOutputSize)
633APPL_InputMapping(UINT16* pData)函数
634APPL_OutputMapping(UINT16* pData)
635APPL_Application(void)函数
636APPL_GetDeviceID()函数
637main(void)主函数
64ecatapplc
641PDO_InputMapping()函数
642PDO_OutputMapping()函数
643ECAT_CheckTimer()函数
644HandleBusCycleCalculation()函数
645PDI_Isr(void)函数
646Sync0_Isr(void)函数
647Sync1_Isr(void)函数
648MainInit(void)函数
649主循环处理函数MainLoop()
6410ECAT_Application(void)函数
6411PDI_Isr(void)函数
65ecatslvc
651StartInputHandler(void)函数
652检查配置的同步
653同步信号（Sync0和Sync1）的周期时间配置
654void AL_ControlInd(UINT8 alControl, UINT16 alStatusCode)
655StartOutputHandler(void)函数
656StopOutputHandler(void)函数
657StopInputHandler(void)函数
658ECAT_Init(void)函数
659ECAT_Main(void)函数
66mcihwh
661开关输入和LED输出的宏定义
662宏和条件编译指令
663宏定义和一个函数声明
664硬件定时器中断等宏定义
665全局变量和函数的定义
67mcihwc
671GPIO_Config(void)函数
672STM32硬件初始化函数HW_Init()
673HW_EcatIsr()函数
674Sync0Isr(void)函数
675Sync1Isr(void)函数
676APPL_1MsTimerIsr中断服务例程（ISR）
68COE_Main(void)函数（coeapplc）
第7章基于LAN9252的EtherCAT从站驱动和应用程序设计
71EtherCAT从站驱动和应用程序包架构
711EtherCAT从站驱动程序代码包的组成
712EtherCAT通信协议和应用层控制相关的文件
72EtherCAT从站驱动和应用程序
721EtherCAT状态机转换头文件ecatslvh
722EtherCAT控制器中寄存器的地址和相关掩码头文件esch
723对象字典的结构体头文件objdefh
724从站驱动和应用程序初始化
725EtherCAT从站周期性过程数据处理
726EtherCAT从站状态机转换
73EtherCAT通信中的数据传输过程
731从站到主站的数据传输过程
732主站到从站的数据传输过程
第8章基于LAN9252的从站增加数字量和模拟量通信数据的方法
81EtherCAT从站驱动程序修改说明
811关于修改XML文件的简要说明
812数据映射关系
813增加数字量输入/输出（DI/DO）变量和模拟量输入/输出（AI/AO）变量的
相同点与不同点
82EtherCAT从站开发板上增加一个自定义的变量
821在索引号0x1A02的基础上增加一个16位整型的自定义AI变量
822修改XML文件中有关模拟量输入（AI）的部分
823修改STM32程序中有关模拟量输入（AI）的部分
824AI_16INT数据的EtherCAT通信测试
83EtherCAT从站增加数字量输入/输出（DI/DO）数据通信的方法
831EtherCAT从站增加数字量输入（DI）数据通信的方法
832EtherCAT从站增加数字量输出（DO）数据通信的方法
84EtherCAT从站增加模拟量输入/输出（AI/AO）数据通信的方法
841EtherCAT从站增加模拟量输入(AI)变量的方法
842EtherCAT从站增加模拟量输出（AO）通道的方法
843EtherCAT从站增加模拟量输出（AO）变量的方法
844将模拟量输出（AO）的数据通过模拟量输入（AI）进行读取
845模拟量输入/输出（AI/AO）的EtherCAT通信测试
第9章EtherCAT主站软件安装、从站开发调试及XML文件解析
91TwinCAT和网卡驱动安装
911主站TwinCAT的安装
912TwinCAT安装主站网卡驱动
92EtherCAT从站的开发调试
921烧写STM32微控制器程序
922在TwinCAT软件目录下放置XML文件
923建立项目
924向EEPROM中烧写XML文件
925在TwinCAT主站上与从站设备进行简单通信
93XML文件解析
931EtherCATInfo
932Vendor
933Descriptions
第10章基于IgH的EtherCAT主从站通信程序设计
101IgH EtherCAT主站的安装配置
1011虚拟机上的Linux系统与实体机上的Linux系统的区别
1012IgH EtherCAT Master概述
1013IgH EtherCAT Master的安装环境
1014修改Ubuntu的内核版本
1015IgH EtherCAT Master的安装
102IgH在Ubuntu操作系统下的编译说明
1021IgH配置库
1022IgH程序编译
1023IgH程序运行
103IgH主站获取从站信息
1031判断IgH主站是否与从站连接
1032获取从站的供应商ID和产品代码
1033显示PDO和映射信息
104EtherCAT主从站的数字量输入/输出（DI/DO）通信的实现
1041EtherCAT主从站的DI/DO通信程序设计
1042如何配置PDO实现主从站的DO通信
1043如何配置PDO实现主从站的DI通信
105EtherCAT主从站的模拟量输入/输出（AI/AO）通信的实现
1051EtherCAT主从站的AI/AO通信程序设计
1052如何配置PDO实现主从站的AI/AO通信
106EtherCAT主从站通信程序的运行结果
1061主从站的DI通信
1062主从站的AI/AO通信
107EtherCAT主从站通信程序设计关键点说明
1071PDO映射信息
1072同步管理器数组ec_sync_info_t
第11章基于SOEM的EtherCAT主从站通信程序设计
111Ubuntu操作系统的编译说明
1111安装SOEM主站
1112SOEM程序编译
1113SOEM程序运行
112SOEM主站获取从站信息
1121判断SOEM主站是否与从站连接
1122获取从站的PDO信息和映射信息
113EtherCAT主从站通信的实现
1131EtherCAT主从站的启动流程
1132EtherCAT主从站的DI/DO通信的实现
1133EtherCAT主从站的AI/AO通信的实现
114EtherCAT主从站通信程序的运行结果
1141SOEM主从站的DI通信
1142SOEM主从站的AI/AO通信
参考文献

前言
本书是《EtherCAT工业以太网应用技术》（ISBN 978-7-111-64818-5）一书的姊妹篇。
《EtherCAT工业以太网应用技术》一书已经出版5年了，受到了广大读者的喜爱，销售数量已达数千册。但到目前为止，还没有有关EtherCAT的图书再次出版，这让作者感到有些遗憾。在现有资料比较稀少的情况下，尽管该书存在不足，但还是会给读者学习EtherCAT技术助一臂之力。作者在书中尽可能地把EtherCAT技术全面展现给读者，同时特别期待国内的有关专家和工程技术人员抽出宝贵的时间，结合自己的开发经验写一本同题材的书籍，以便省去读者的摸索时间，尽快推动我国EtherCAT技术的开发应用。的确，写一本书是非常耗费时间和精力的，作者在写《EtherCAT工业以太网应用技术》一书时，前前后后用了两年多的时间，完稿后已感到“江郎才尽”。
受广大读者的鼓舞，作者经过多年的辛苦和努力，再次编写了《EtherCAT工业以太网应用技术》一书的姊妹篇《EtherCAT工业以太网应用系统设计》。作者相信本书能够为读者全面了解EtherCAT工业以太网及为促进EtherCAT技术更深入的研究、应用与发展提供重要的参考。
开发者选择EtherCAT从站评估板或开发板时，最好选择与自己要采用的微处理器或微控制器相同的型号。这样，软硬件移植和开发的工作量要小很多，可以达到事半功倍的效果。开发者可以选择BECKHOFF公司的EL9800 EtherCAT从站评估板或国内的EtherCAT开发板。在购物网站上搜索“EtherCAT开发板”就可以找到国内不同厂家生产的产品。底板上的微控制器可以选择STM32F1或STM32F4。
本书首次给出了IgH和SOEM两个开源主站的应用实例，特别增加了“基于IgH的EtherCAT主从站通信程序设计”和“基于SOEM的EtherCAT主从站通信程序设计”两章，并给出了详尽的Linux源代码，非常方便读者移植，相信一定会加快读者的开发学习进度，并大大节约成本。在作者开发IgH和SOEM开源主站的过程中，由于资料匮乏，遇到了很多困难。如在Ubuntu操作系统上安装IgH和SOEM，哪怕在终端上少输入一个空格或大小写字母输错，下一步的工作都无法进行下去。因此，本书给出了IgH和SOEM在Ubuntu操作系统上详尽的安装步骤和操作方法，这对读者是非常有益的。
本书的特点如下。
1）深入介绍EtherCAT工业以太网技术：全面探讨EtherCAT的特点、应用及通信原理，帮助读者全面了解该技术。
2）实用性强：提供详细的软件安装、配置和程序设计步骤，包括主从站通信程序设计和调试方法，使读者能够实际操作并应用所学知识。
3）开源主站应用实例：首次讲述了IgH和SOEM两个开源主站的应用实例，附有详尽的Linux源代码，方便读者学习和移植。
4）丰富的数字资源：配备程序代码、XML文件、电路文件和官方手册等数字资源，提供了更多的实践支持和参考资料。
5）作者经验分享：本书总结了作者多年的科研实践和教学经验，为读者提供了实用的工业以太网应用技术知识和案例解析。
6）本书注重实践应用，提供翔实的操作指导和丰富的资源支持，旨在帮助读者全面掌握EtherCAT工业以太网技术，促进其在工业控制领域的应用与发展。
本书共分11章。
“第1章绪论”介绍了以太网与工业以太网，探讨了几种流行的工业以太网技术，并深入介绍了EtherCAT工业以太网的内容。
“第2章EtherCAT从站控制器”详细介绍了EtherCAT从站控制器，以及BECKHOFF解决方案和ET1100控制器的功能和应用。另外，还介绍了数据链路控制、应用层控制、存储同步管理等内容。
“第3章EtherCAT从站硬件电路系统设计”探讨了基于ET1100和LAN9252的EtherCAT从站硬件电路系统设计，包括硬件设计原理和实现方法等内容。
“第4章EtherCAT工业以太网主站”介绍了EtherCAT主站的分类，以及TwinCAT 3、IgH和SOEM等EtherCAT主站的特点和应用场景。
“第5章EtherCAT开发前的准备——软件的安装”讲解了在虚拟机和Ubuntu操作系统下安装必要软件的步骤和配置方法。
“第6章基于ET1100的EtherCAT从站软件设计”详细介绍了EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构，以及相关代码文件的功能和实现方法。
“第7章基于LAN9252的EtherCAT从站驱动和应用程序设计”探讨了基于LAN9252的从站驱动程序设计，包括程序包架构、数据传输过程等内容。
“第8章基于LAN9252的从站增加数字量和模拟量通信数据的方法”介绍了如何修改EtherCAT从站驱动程序，以及增加数字量和模拟量通信数据的方法及实现步骤。
“第9章EtherCAT主站软件安装、从站开发调试及XML文件解析”讲解了TwinCAT和网卡驱动的安装，以及EtherCAT从站的开发调试和XML文件解析的相关内容。
“第10章基于IgH的EtherCAT主从站通信程序设计”深入讨论了IgH EtherCAT主从站通信程序设计流程，包括安装配置、编译说明、数字量输入/输出和模拟量输入/输出通信的实现等内容。
“第11章基于SOEM的EtherCAT主从站通信程序设计”探讨了基于SOEM的EtherCAT主从站通信程序设计方法，包括编译说明、获取从站信息、通信实现和运行结果等内容。
通过本书的学习，读者将全面了解EtherCAT通信技术的原理和应用，掌握主从站通信程序设计的关键技术，为工业控制领域的发展提供有力支持。
本书配有从站代码、主站代码、电路文件、官方文件、开发工具等数字资源，读者可以按封底的说明下载。
本书是编者科研实践和教学经验的总结，一些实例取自编者多年来的工业以太网科研攻关课题。由于编者水平有限，并且EtherCAT工业以太网涉及的技术繁多，书中错误和不妥之处在所难免，敬请广大读者不吝指正。