Acontis EtherCAT主站—EC-Master

相信关注EtherCAT主站以及EtherCAT主站控制器开发技术的朋友们应该直接或者间接的听说过acontis这个名字。Acontis的全称是“acontis technologies GmbH”，是一家设立在德国南部以EtherCAT技术为核心业务的软件公司。Acontis公司专注的两部分业务分别是EtherCAT主站软件技术和Windows实时虚拟化技术。

本篇我们主要介绍下acontis的EtherCAT主站技术—EC-Master。

Acontis公司成立于2001年，之后的4年里他们把主要精力都集中在EtherCAT主站协议栈的开发过程上。2005年底，acontis在SPS IPC Drivers展会上发布了他们开发的EtherCAT主站的第一个版本，这就是EC-Master。

EC-Master发布不久，他们就获得了与KUKA机器人合作的机会。在合作过程中，acontis的EtherCAT主站和Windows虚拟化技术都在KUKA机器人最新的控制系统设计理念中发挥了巨大作用。之后，KUKA机器人发布了行业中第一款支持EtherCAT总线的6轴机器人系统KR C4。现在，该系统几乎成了总线型机器人控制器的行业标杆。

经过与KUKA机器人将近10年的合作，acontis的EtherCAT主站在功能性、软件架构甚至软件稳定性上获得了脱胎换骨的改变，这也奠定了后来EC-Master被众多自动化厂商选择的基础。

截止到2019年，acontis在全球的OEM客户超过350家。从2015年开始，连续5年，acontis公司每年新增客户超过50家。其客户中包括了众多行业中的领先企业，如自动化行业的欧姆龙、安川、博士力士乐、伦茨、ACS运动控制，机器人行业的KUKA机器人、Cloos机器人、安川机器人等。

至今，acontis的EtherCAT主站涉及的领域包含了自动化、半导体制造、机器人、能源、测试测量、航空航天、医疗、数控机床等多个行业。

2019年，EC-Master发布了2.9版本。这个版本除了具备EtherCAT规范的标准功能，EC-Master凭借其合理的软件架构和稳定性，还添加了许多从实际用户需求中转化出的扩展功能。

首先，让我们先回顾一下EC-Master的架构及其标准功能。

EC-Master EtherCAT主站协议栈使用C++实现，API接口使用C语言实现，所以主站既可以在ANSI-C也可以在C++环境下使用。

主站协议栈分成多个模块，如下原理图和描述：

EC-Master的核心是周期循环模块（基于过程数据更新）和非周期循环（基于邮箱）的EtherCAT指令的接受和发送。在配置层，EC-Master包含一个独立于操作系统的XML处理单元，使EC-Master能够使用符合ETG.2100规范的XML文件进行网络配置。

Ethernet LinkLayer，这一层用于主站和从站设备之间的以太网数据帧交换。如果应用有高实时性的需求，这一层必须使用EC-Master提供的专门优化的网卡驱动。acontis也是除倍福之外，唯一能够提供多平台下高性能网卡驱动的主站供应商。

所有的操作系统调用都封装到OS Layer这个小的封装层下，封装之后的许多系统功能可以通过简单的C语言宏调用实现。

EC-Master的主站功能根据ETG.1500规范的Class A和Class B要求进行设计，通过上述所有模块的配合使用，可以实现一个完全规范化、高性能的Ether CAT主站应用。

Acontis 的EC-Master支持基本的EtherCAT功能（由于篇幅原因，基本功能没有一一列举）:

网络配置功能：EtherCAT Network Information Format（ENI网络信息配置文件）；

同步/非同步模式下的循环过程数据更新；

错误诊断和调试功能：总线扫描网络连接错误、从站丢失或者报错等网络错误；

邮箱协议ADS over EtherCAT (AoE) 、CANopen over EtherCAT (CoE) 、Ethernet over EtherCAT (EoE)、 File access over EtherCAT (FoE) 、Vendor specific profile over EtherCAT (VoE) 、Servo Profile over EtherCAT (SoE) 等；

分布时钟（DC）；

EtherCAT网络扫描：拓扑扫描、操作从站EEPROM、从站别名；

专用的以太网卡驱动（优化过的零拷贝轮询模式，优化CPU负载）；

通过主站的Slave-to-Slave通信；

支持VLAN等等。

上面我们已经简单介绍了EC-Master的常用基本功能，这些功能其实已经完全可以满足基本EtherCAT控制器的所有需求。但是更高端的应用，对于功能的定义总是远远超前于需求。

acontis为了能够满足更多的高端应用，在EC-Master 2.9版本以及之后的升级版本中，又引入更多新功能，例如：带有查找故障节点的恢复性扫描、多个EtherCAT网络间的DC同步、更复杂的主站冗余和线缆冗余、网络中多循环周期功能等。

我们将在之后的文章中为大家一一介绍。