五个主流以太网技术比较(3)

EtherCAT通信

EtherCAT（以太网控制自动化技术）Beckhoff自动化。这项技术的所有用户自动成为EtherCAT技术协会（ETG）的成员。

它是如何工作？

EtherCAT是基于集束帧方法：EtherCAT主站发送包含网络所有从站数据的数据包，这个帧按照顺序通过网络上的所有节点，当它到达最后一个帧，帧将被再次返回。当它在一个方向上通过时节点处理帧中的数据，。每个节点读出数据并将响应数据插入到帧。为了支持100 Mbit / s的波特率，必须使用专用的ASIC或基于FPGA的硬件来高速处理数据。因此，EtherCAT网络拓扑总是构成一个逻辑环。

一个EtherCAT帧结构

所有给每个节点的指令都被包含在一个EtherCAT数据报文的有效载荷区。每个EtherCAT帧由一个头和几个EtherCAT的命令构成。每个命令包括它自己的头，给节点的指令数据，及一个工作计数器。高达64 KB的可配置地址空间来配置从站。寻址处理通过自动递增方式：即每个从站可以处理16位地址域，从站也可以在网络初始阶段以指派方式来实现分布式的站点寻址。

EtherCAT过程同步

每个从站连接由主站提供的一个类似于IEEE1588的实时时钟技术进行同步。从站设备可以是实时也可以是非实时机制，这更取决于硬件。基于实时时钟，控制信号可以高精度同步。

在物理层，EtherCAT协议不仅在以太网上运行，也可以采用LVDS（低压差分信号传输）。这个标准被Beckhoff使用在其端子技术上，典型的是采用带有标准以太网接口的PC作为一个EtherCAT主站。相较于POWERLINK或PROFINET等协议，EtherCAT仅贯穿OSI 7层模型中的1-3层，因此，为了实现与其它系统相同的应用功能，必须加载额外的协议层（CoE，EoE）。

SERCOSIII通信

这是一个免费提供的面向数字驱动接口的实时通信标准，SERCOSIII不仅有特定的物理层连接的硬件架构，同时SERCOS接口的协议结构和应用规范的定义也是特定的。SERCOSIII是SERCOS的第三代，SERCOS于1985年被推向市场，是一个标准的遵循IEEE802.3的数据传输协议，这个通信系统最初使用在基于运动控制的自动化系统，一个已注册的协会-SERCOS国际协会，支持这项技术的发展并保持标准的一致性。

它如何工作？

SERCOSIII在主站和从站均采用特定的硬件，这些SERCOSIII硬件减轻了主CPU的通信任务，并确保了快速的实时数据处理和基于硬件的同步，从站需要特殊的硬件，而主站可以基于软件方案，SERCOS用户组织提供SERCOSIII的IP Core给基于FPGA的SERCOSIII硬件开发者。SERCOSIII采用集束帧方式来传输，网络节点必须采用菊花链或封闭的环形拓扑，由于以太网具有全双工能力，菊花链实际上已经构成一个独立的环。因此对于一个环形拓扑实际上相当于提供一个双环，使得它允许冗余数据传输。直接交叉通信能力是由每个节点上的两个端口来实现，在菊花链和环形网络，实时报文在他们向前和向后时经过每个节点，因此，节点具有在每个通信周期中相互通信两次而无需经过主站的能力，无需经过主站对数据进行路由。

除了实时通道，它也使用时间槽方式进行无碰撞的数据传输，SERCOSIII也提供可选的非实时通道来传递异步数据。节点通过硬件层进行同步，在通信循环的第一个报文初期，主站同步报文MST被嵌入到第一个报文来达到这个目的，确保在100nS以下的高精度时钟同步偏移，基于硬件的过程补偿了运行延迟和以太网硬件所造成的偏差，不同的网段将使用不同的循环时钟仍然可实现所有的同步运行。

用户组织

用户独立是总体评价一个系统的另一个关键因素，任何与品牌权益或专利相关的悬而未决的问题都可能会限制用户自己的开发，这是决定是否使用系统的一个关键考量因素。今后会引发的法律问题应予以预先规避-这需要深入了解始创者与用户组织的不同解决方案。