【產品應用】EtherCAT總線如何對從站固件進行升級？

EtherCAT FOE是一種主站對從站設備固件升級的技術，通過利用EtherCAT的數(shù)據(jù)鏈路層來處理數(shù)據(jù)實現(xiàn)文件傳輸，可以確保文件傳輸?shù)耐暾院蜏蚀_性，為設備的維護、升級、監(jiān)控和管理提供強大的支持。

在EtherCAT工業(yè)網(wǎng)絡中，通常會連接大量的從站設備。然而，如果需要對這些從站設備的軟件固件進行升級，傳統(tǒng)的逐個打開從站設備外殼，并使用JTAG接口逐個更新固件的方式非常不便捷。為了解決這個問題，可以采用基于EtherCAT協(xié)議的文件傳輸機制，即EtherCAT FOE（File Over EtherCAT）。EtherCAT FOE利用EtherCAT的數(shù)據(jù)鏈路層處理數(shù)據(jù)單元（DLPDU）來實現(xiàn)文件傳輸，從而確保傳輸?shù)耐暾院蜏蚀_性。通過采用EtherCAT FOE，可以實現(xiàn)對從站設備固件的高效、可靠和靈活的遠程升級。因此，在工業(yè)自動化領域，EtherCAT FOE得到廣泛應用，為設備的維護、升級、監(jiān)控和管理提供了強大的支持。

EtherCAT FOE的常用在以下應用場景：

固件更新：通過EtherCAT FOE，設備可以輕松地進行固件更新。主機可以通過EtherCAT網(wǎng)絡將固件文件發(fā)送到設備，設備接收文件后進行固件更新操作，簡化設備的維護和升級過程。

配置文件下載：設備在啟動或重新配置時需要加載配置文件。EtherCAT FOE可用于將配置文件從主機傳輸?shù)皆O備，使設備能夠根據(jù)配置文件進行正確的初始化和運行。

數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控：EtherCAT FOE可用于傳輸各種數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控信息。例如，主機可以定期將設備的運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息通過EtherCAT網(wǎng)絡發(fā)送到上位機進行記錄和分析。

遠程控制與診斷：通過EtherCAT FOE，主機可以向設備發(fā)送控制指令或診斷請求。設備接收指令或請求后進行相應操作，并將結果返回給主機，實現(xiàn)設備的遠程控制和診斷功能。

分布式文件系統(tǒng)：EtherCAT FOE可用于構建分布式文件系統(tǒng)，實現(xiàn)多個設備共享同一組文件，為工業(yè)自動化系統(tǒng)提供靈活的文件管理和共享機制。

EtherCAT FOE具有許多優(yōu)點：

高效可靠：EtherCAT FOE使用EtherCAT的數(shù)據(jù)鏈路層處理數(shù)據(jù)單元（DLPDU）作為傳輸機制，具有高可靠性和低延遲。它能夠保證文件傳輸?shù)耐暾院蜏蚀_性，適用于工業(yè)自動化應用中對可靠性要求較高的場景。

靈活的文件傳輸：EtherCAT FOE支持多種文件傳輸模式，如點對點、廣播和組播等，使得在不同設備之間進行文件傳輸具有很大的靈活性。

支持多種文件格式：EtherCAT FOE支持多種文件格式，如二進制文件、文本文件、XML文件等，使得在不同類型的設備之間進行文件傳輸具有很好的通用性。

易于集成：EtherCAT協(xié)議是一種標準的以太網(wǎng)協(xié)議，易于與現(xiàn)有的以太網(wǎng)設備和系統(tǒng)集成。這大大簡化了EtherCAT FOE的集成和部署過程。

EtherCAT FOE具體的工作原理：

EtherCAT FOE采用了客戶端-服務器模型。在EtherCAT網(wǎng)絡中，有一個FOE客戶端和一個或多個FOE服務器。FOE客戶端負責發(fā)起文件傳輸請求，而FOE服務器則負責處理客戶端請求并進行相應的文件傳輸操作。其大致的工作原理如下：

FOE客戶端發(fā)送一個文件傳輸請求給FOE服務器，在請求中指定要讀取或寫入的文件和相應的操作（如讀取、寫入、刪除等）。

FOE服務器接收并解析客戶端的請求，然后根據(jù)請求中指定的文件和操作進行相應的處理。

如果是讀取操作，F(xiàn)OE服務器會將指定文件的內容讀取到內部緩沖區(qū)，并將緩沖區(qū)的內容返回給FOE客戶端。

如果是寫入操作，F(xiàn)OE服務器會將FOE客戶端提供的數(shù)據(jù)寫入到指定文件中。

在文件傳輸過程中，F(xiàn)OE客戶端和服務器之間會進行必要的握手和錯誤檢測，確保傳輸?shù)目煽啃院屯暾浴?/p>

傳輸完成后，F(xiàn)OE客戶端會接收到傳輸結果的確認信息，并根據(jù)需要進行進一步的處理。

廣州致遠電子以EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議為向導，開發(fā)了一系列?EtherCAT主站控制器和通訊卡，其中包括EtherCAT FOE（File Over EtherCAT）功能。這些EtherCAT主站控制器和PCIe EtherCAT通訊卡可以快速、有效、便捷地構建數(shù)控智能化設備。通過支持固件更新、配置文件下載、數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控、遠程控制與診斷、分布式文件系統(tǒng)等功能，更能夠適應工廠智能化、信息化產業(yè)的需求。

表1 EtherCAT主站控制器

圖1 EtherCAT主站控制器系統(tǒng)框圖

表2 PCIe?EtherCAT主站通訊卡

圖2 PCIe?EtherCAT通訊卡

??AWStudio運動控制版本

AWStudio (運動控制版本)是ZLG致遠電子針對工業(yè)自動化及智能裝備編程開發(fā)平臺，以低代碼和可視化操作為目標，簡化EtherCAT主站控制器、EtherCAT主站通訊卡、運動控制器、示教器(手持HMI)等設備的開發(fā)流程以適應未來復雜多變的智能制造設備智能化需求。AWStudio(運動控制版本)除了簡化搭配有硬件配置，EtherCAT配置，設備掃描等基礎功能外，還提供了AWBlock可視化、圖形化的模塊化編程語言以及工藝小程序開發(fā)功能，給應用增加了無限的擴展性，大大降低使用者的入門門檻。

圖3?AWStudio?(運動控制版本)

? AWStudio?(運動控制版本)的FOE功能使用1.?準備工作

1.1 硬件連接

請準備好一臺電腦、一臺EtherCA主站控制器或者主站通訊卡、一臺或多臺EtherCAT從站（從站配置示例，推薦使用伺服驅動器進行測試或IO），多條網(wǎng)線（直連交叉均可，至少兩根）。然后使用網(wǎng)線將設備按以下示意圖進行連接，如果有多臺從站，使用網(wǎng)線將前一個從站的OUT連接到當前從站的IN即可。

1.2 軟件安裝

安裝AWStudio-for-Motion-Control(若沒有，可以咨詢我們售后)。

2. 新建/打開解決方案

AWStudio啟動后默認沒有解決方案，需要先新建或打開一個解決方案。

2.1?新建解決方案

點擊界面中”新建”按鈕或者工具欄的”新建”按鈕，可彈出”新建解決方案”對話框。

解決方案類型選擇”主站控制器/卡配置”，解決方案名稱和解決方案路徑按需要修改，點擊”創(chuàng)建”按鈕即可創(chuàng)建一個新的解決方案。

2.2?打開解決方案

點擊界面中”打開”按鈕或者工具欄的”打開”按鈕，可彈出”打開解決方案”對話框。選中解決方案文件（.solution）后，點擊”打開”按鈕即可打開解決方案。

2.3?主界面

新建或打開解決方案后，軟件會進入主界面。

2.4?獲取網(wǎng)卡

運動控制器的NET1的出廠默認IP為192.168.1.136，NET2的IP為192.168.2.136，依此類推。以下過程需要通過上們機來連接設備，因此需要將電腦的IP設置為和運動控制器相同的IP段，例如設置為192.168.1.200?地址，設置成功后嘗試 ping 192.168.1.136,確保連接成功(具體設置可參考快速入門章節(jié))。

輸入驅動器(主站)IP地址后，點擊獲取網(wǎng)卡，即可獲取網(wǎng)卡列表，如發(fā)現(xiàn)網(wǎng)卡則表示獲取網(wǎng)卡成功。

3. 掃描從站設備

在菜單欄中點擊從站庫管理，安裝相對應的ESI文件，如下所示。

通過主站節(jié)點右鍵菜單或工具欄掃描總線上的從站設備，并將其網(wǎng)絡拓撲添加到本地主站樹節(jié)點，如下所示。

確認掃描出從站設備后，點擊右鍵啟動主站，并將主站啟動到操作狀態(tài)模式，此模式下支持郵箱通信，如下所示。

選擇從站設備，在子菜單欄中點擊郵箱，點擊瀏覽選擇對應的文件，根據(jù)需求選擇下載或讀取即可，如下所示。

EtherCAT 主站的FOE例程

1. 接口說明

EtherCAT 主站的FOE的函數(shù)使用也非常簡單，只有讀接口EcatFoERead，寫接口EcatFoEWrite這兩個接口既能實現(xiàn)固件或者文件的傳輸，EcatFoEWrite是從本地文件系統(tǒng)寫文件到從站，EcatFoERead 是從從站中讀文件到本地文件系統(tǒng)。

/** ? ?@brief 從本地文件系統(tǒng)寫文件到從站 ? ?@param hHandle ECAT 控制句柄 ? ?@param u16SlaveId 從站位置索引，范圍：0~SlaveCount-1 ? ?@param pszFileLocalName 本地文件系統(tǒng)的文件名 ? ?@param pszFileSlaveName 從站文件系統(tǒng)的文件名 ? ?@return 返回 ECAT_S_OK(0)表示成功，非 0 表示失敗**/
int32_t EcatFoEWrite( IN ECAT_HANDLE hHandle, ?IN uint16_t u16SlaveId, IN const char *pszFileLocalName, IN const char *pszFileSlaveName);

/** ? ?@brief 從從站中讀文件到本地文件系統(tǒng) ? ?@param hHandle ECAT 控制句柄 ? ?@param u16SlaveId 從站位置索引，范圍：0~SlaveCount-1 ? ?@param pszFileLocalName 本地文件系統(tǒng)的文件名 ? ?@param pszFileSlaveName 從站文件系統(tǒng)的文件名 ? ?@return 返回 ECAT_S_OK(0)表示成功，非 0 表示失敗*/int32_t EcatFoERead( ? ?IN ECAT_HANDLE hHandle,  ? ?IN uint16_t u16SlaveId,  ? ?IN const char *pszFileLocalName,  ? ?IN const char *pszFileSlaveName);

2. 示例

以示例將本地文件傳輸?shù)綇恼驹O備，同時讀取設備文件并保存到本地，代碼如下所示。

int32_t ecat_foe_test(ECAT_HANDLE hHandle){int ret;//操作句柄 ? ?if (hHandle) return ? -1;
//將本地文件foe_test.txt，以foe_test.txt命名傳輸?shù)綇恼驹O備。 ?ret = EcatFoEWrite(hHandle, 0, "foe_test.txt", "foe_test.txt");if(ret) return ? -2;
//讀取從站設備foe_test.txt文件，并命名為foe_test_back.txt保存到本地。 ?ret = ?EcatFoERead(hHandle, 0, "foe_test_back.txt", "foe_test.txt");if(ret) return ? -3; ? ?return 0;}