介绍
EtherCAT，英文全称Ethernet Control Automation Technology，言外之意，就是利用以太网总线的自动化控制技术；它是一种用在高速、要求实时性的工业场景的通信总线，比如工业机器臂控制、半导体阀门和传感器、伺服电机应用等；EtherCAT使用标准以太网的物理层（PHY）和MAC层（帧结构），通信介质跟标准以太网无异，但它在数据链路层（Layer 2）实现了独特的实时帧处理机制，构建了一套专用于工业控制的实时通信子层和数据报文
EtherNet VS EtherCAT
| 层级 | EtherNet | EtherCAT |
|---|---|---|
| 物理层 | 相同 | 相同 |
| 数据链路层 | MAC帧（如IPv4: 0x0800） | 专属MAC帧（0x88A4）+ 实时帧处理逻辑 |
| 网络层 | IP路由（如IPv4/IPv6），IMGP，RAP | 无 |
| 传输层 | TCP/UDP | 无 |
| 应用层 | HTTP/FTP | CoE、FoE、EoE |
EtherCAT数据帧结构
主站
控制端（master），应用场景下一般是PLC居多，但PC Windows也能够做主站，但是实时性不强，需要依赖TwinCAT环境；Linux系统打补丁可以做主站，如IGH EtherCAT主站
从站
EtherCAT网络拓扑的从节点，slave负责接收指令、反馈设备状态，应用场景下有：工业蝶阀、机器臂、伺服电机等，这些均可以用作从站点
网口
EtherCAT从站点一般都会有IN && OUT两个端口（相当于标配），IN表示数据流入、OUT表示数据流出，从主站出发，每个从站点的IN && OUT依次连接成一个闭合网络拓扑结构（类似手拉手）；但实际情形会有3个网口，另外一个就是普通以太网，可以用作web、ota等功能
答疑
问题一
问：EtherCAT需要配置IP地址吗？
答：EtherCAT使用MAC地址进行通信，不需要配置IP地址进行
问题二
问：从设备只有一个EtherCAT网口怎么办？
答：EtherCAT从设备原则上只要有一个OUT口就够了，OUT口也能双向通信，IN && OUT通常是工业设计中的硬件冗余
问题三
问：COE是运行在CAN接口协议之上的EtherCAT通信标准吗？
答：不是的，它的物理接口还是EtherCAT网口，只不过采用了CANOpen协议，跟EtherCAT通信标准很像（SDO、PDO）
问题四
问：可以用WireShark抓取EtherCAT数据包吗？
答：不建议，EtherCAT数据帧的以太网类型为 0x88A4，但Windows下大概率抓不到准确的数据包（需要严苛的条件）
问题五
问：从设备可以主动发起通信吗？
答：不能，从设备之间没有通信的能力，从设备也没有主动和主站通信的能力，需要主站发起（主从设计）
问题六
问：EtherCAT芯片的通信协议栈是开源的吗？比如从站点的协议栈、主站协议栈
答：倍福官网提供了一个SSC Tool的工具，可以用于生成Slave的协议栈，主站有IGH EtherCAT主站（Linux）
问题七
问：EtherCAT可以免费使用吗？
答：目前看来官方有给硬件通信demo（使用专用芯片），可以借鉴参考使用，从站协议栈工具要加入会员才能下载使用，主站代码是开源的
术语
几种EtherCAT模式：
ecat_cia402：CANOpen over EtherCAT，基于EtherCAT的CANOpen协议
ecat_eoe：Ethernet over EtherNet，基于EtherNet的EtherCAT协议，也就是将以太网帧拆分成EhterCAT通信数据包
ecat_foe：File over EtherCAT，基于EtherCAT的文件传输协议
ecat_io：IO over EtherCAt，基于EtherCAT的IO访问协议
数据结构：
PDO：Process Data Object，通过广播机制分发数据，用于实时性场合，比如Senor的姿态读取、Motor的运动数据读取
SDO：Service Data Object，通过请求-应答机制通信，用于非实时性、可靠性场景，如配置Slave设备的内部参数
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