艾睿电子方案平台-知识分享

继上一期基于SEED-RT118X套件开发EtherCat从站（四）状态机，这期为您带来该系列的第五篇。

i.MX RT1180 EEPROM

EtherCAT从控制器利用EEPROM来存储EtherCAT从站信息（ESI），EEPROM的大小根据ESC（EtherCAT从站控制器）的不同而有所差异，通常支持从1 Kbit到4 Mbit的容量。为了简化设计，EtherCAT从控制器还支持通过微控制器来模拟EEPROM，从而省略物理EEPROM的使用。

EEPROM的烧写方法

i.MX RT 1180采用了一个外挂的EEPROM来实现EtherCAT从站信息存储功能。在使用EtherCAT功能前，需要在EEPROM中预先烧写相关信息，以确保i.MX RT 1180的EtherCAT模块能够正常工作。EEPROM中的内容既可以被从站应用层读取，也可以由EtherCAT主站来读取和修改。

法

EEPROM内容的烧写通常有两种方法：一种是在从站生产时预先烧写好，另一种是在主站扫描到从站后由主站来动态烧写。然而，由于i.MX RT 1180的EtherCAT模块在启动时需要读取EEPROM中的配置信息，如果无法读取到内容，可能会影响其MDIO的工作，进而无法正确配置外部PHY，导致主站无法扫描到从设备。因此，建议在实际部署前，预先在EEPROM中烧写好必要的信息。

一旦EEPROM中的内容被预先烧写好，从站就可以被EtherCAT主站正常扫描到。之后，如果需要修改EEPROM中的内容，可以直接通过EtherCAT主站进行动态修改。这种方式不仅简化了从站的生产流程，也提供了更加灵活的配置和管理能力。

EEPROM的数据结构

EEPROM数据结构如下图所示：

EtherCAT从控制器的EEPROM中，内容被分为几个区域，其中前64个字节（0至63）是协议规定的必要信息，而后续的内容则是可选的。具体来说，前8个字节（0到7）是ESC配置区域（如下图所示），这些值在芯片上电后会被自动读取，并用于配置EtherCAT模块的工作模式。

下图是SEED-RT118X EtherCAT控制四电机套件对应EEPROM 0-7的EEPROM内容：

根据协议可知每个字的值：

字0（PDI Control）	0x0C80
字1（PDI Configuration）	0xEE84
字2（Pulse Length of SYNCSignals）	0x000A
字3（Extended PDI Configuration）	0x0000
字4（Configured Station Alias）	0x0000
字5（Reserved）	0x0000
字6（Reserved）	0x0000
字7（Checksum）	0x0080

比如字0 取值0x0C80，我们可以知道i. MX RT1180的EtherCAT模块寄存器地址0x0140的取值就是0x80，地址0x0141的取值就是0x0C

EEPROM（字8-15）区域为产品标识区：包括厂商标识（VendorID）、产品码（ProductCode）、版本号（RevisionNo）和序列号（SerialNo），各占两个字。

当主站开始扫描设备时，就是通过这里的信息来分辨从站是什么设备。关于这8个字的定义EtherCAT规范如下：

下图是SEED-RT118X EtherCAT控制四电机套件对应EEPROM（字8-15）的EEPROM内容：

根据协议可知每个字的值：

字8-9（Vendor ID）	0xE00004D8
字10-11（Product Code）	0x00000002
字12-13（Revision Number）	0x00000011
字14-15（Serial Number）	0x00000000

EEPROM字16-字63区域存储的信息，包括邮箱配置等信息。EtherCAT规范如下：

下图是SEED-RT118X EtherCAT控制四电机套件对应EEPROM 16-63的EEPROM内容：

其中部分字含义如下：

字16-19（reserved）	0x00000000
字20（Bootstrap Receive Mailbox Offset）	0x0000
字21（Bootstrap Receive Mailbox Size）	0x0000
字22（Bootstrap Send Mailbox Offset）	0x0000
字22（Bootstrap Send Mailbox Size）	0x0000
字23（Standard Receive Mailbox Offset)	0x1000
字24（Standard Receive Mailbox Size）	0x0080
字25（Standard Send Mailbox Offset)	0x1080
字26（Standard Send Mailbox Size）	0x0080
字26（Mailbox Protocol)	0x0004

其中的字26值为0x0004，表示邮箱使用的协议是COE，这与我们之前分析的代码是一致的。

从字64开始，存储的是一系列分类附加信息，这些信息的类型丰富多样，涵盖了字符串、通用信息、FMMU信息、同步管理器信息、TxPDo、RxPDo，以及分布时钟等多个方面。这些信息并非必填项，是否填写取决于主站的具体要求。

如果主站系统如TwinCAT或IGH，这些附加信息即使不填写也无妨，因为主站会依赖其内部存储的XML文件来自动读取和解析所需的信息。然而，在另一种情况下，如果主站系统为SOEM或其他不支持XML文件读取的系统，那么这些分类附加信息就变得尤为重要，必须填写完整。这是因为这些主站需要这些附加信息来正确配置和通信与从站。

接下来，我们将简要介绍一些常用的分类附加信息。这些数据结构的组织方式相对统一，通常以一个2字节的类型名开始，紧接着是2字节的数据长度字段，用以指示随后数据信息的具体长度，最后则是根据数据长度定义的实际数据信息内容。

其中类型名的取值如下图所示：

我们首先看STRINGS（字符串）类型，字符串用于给后面的分类附加信息标注名字。当分类附加信息类型值是10（十进制）时，表示接下来这段数据是字符串，字符串数据结构如下图所示：

下图是SEED-RT118X EtherCAT控制四电机套件对应EEPROM 字符串内容：

根据协议解析如下：

地址	值	含义
0x0080	0x000A	10，表示接下来的信息是字符串
0x0082	0x0037	55，表示接下来字符串段一共55个字（110个字节）
0x83	0x0A	10，一共10个字符串
0x84	0x17	23，第一个字符串一共23个字节
0x85-0x9C	........	SEED-RT118X-SERVO-MOTOR
0x9D	0x04	4，第二个字符串一共4个字节
0x9E-0xA1	........	ECAT
0xA2	0x08	8，第三个字符串一共8个字节
0xA3-0xAA	........	Synchron
0xAB	0x08	2，第四个字符串一共2个字节
0xAC-0xAD	........	DC
... ...	... ...	后面类似

我们再来看FMMU，当分类附加信息类型值是40（十进制）时，表示接下来这段数据是FMMU信息，结构如下图所示：

下图是SEED-RT118X EtherCAT控制四电机套件对应EEPROM FMMU内容：

根据协议解析如下：

地址	值	含义
0x0116	0x0028	40，表示接下来的信息是FMMU
0x0118	0x0002	FMMU信息段一共2个字（4个字节）
0x011A	0x01	FMMU0用于过程数据输出
0x011B	0x02	FMMU1用于过程数据输入
0x011C	0x03	FMMU2用于邮箱状态读取
0x011D	0xFF	FMMU3未使用

我们再来看SyncM(同步管理器)，当分类附加信息类型值是41（十进制）时，表示接下来这段数据是SyncM信息，结构如下图所示：

下图是SEED-RT118X EtherCAT控制四电机套件对应EEPROM SyncM内容：

根据协议解析如下：

地址	值	含义
0x011E	0x0029	41，表示接下来的信息是SyncM
0x0120	0x0010	SyncM信息段一共16个字（32个字节）
0x0122	0x1000	SM0物理起始地址：0x1000
0x0124	0x0080	SM0长度：0x0080
0x0126	0x26	SM0控制寄存器：0x26
0x0127	0x00	SM0状态寄存器：0x00
0x0128	0x01	SM0使能寄存器：0x01，使能
0x0129	0x01	SM0类型寄存器：0x01，用于邮箱输出
0x012A	0x1080	SM1物理起始地址：0x1000
0x012C	0x0080	SM1长度：0x0080
0x012E	0x22	SM1控制寄存器：0x22
0x012F	0x00	SM1状态寄存器：0x00
0x0130	0x01	SM1使能寄存器：0x01，使能
0x0131	0x02	SM1类型寄存器：0x02，用于邮箱输入
0x0132	0x1100	SM2物理起始地址：0x1100
0x0134	0x0006	SM2长度：0x0006
0x0136	0x22	SM2控制寄存器：0x64
0x0137	0x00	SM2状态寄存器：0x00
0x0138	0x01	SM2使能寄存器：0x01，使能
0x0139	0x02	SM2类型寄存器：0x03，用于过程数据输出
0x013A	0x1080	SM3物理起始地址：0x1400
0x013C	0x0080	SM3长度：0x0006
0x013E	0x22	SM3控制寄存器：0x20
0x013F	0x00	SM3状态寄存器：0x00
0x0140	0x01	SM3使能寄存器：0x01，使能
0x0141	0x02	SM3类型寄存器：0x04，用于过程数据输入

接下来我们再来看TXPDO（输出过程数据）以及RXPDO（输入过程数据），当分类附加信息类型值是50（十进制）时，表示接下来这段数据是TXPDO信息，当分类附加信息类型值是51（十进制）时，表示接下来这段数据是RXPDO信息，结构如下图所示：

其中Entry格式入下图所示：

下图是SEED-RT118X EtherCAT控制四电机套件对应TxPDO以及RxPDO内容：

根据协议解析如下：

地址	值	含义
0x0142	0x0032	50，表示接下来的信息是TxPDO
0x0144	0x000C	TxPDO信息段一共12个字（24个字节）
0x0146	0x1A01	PDO索引
0x0148	0x02	子索引数量：一共2个
0x0149	0x03	相关联的同步管理器SM3
0x014A	0x00	DC同步
0x014B	0x05	名称索引
0x014C	0x0010	PDO固定内容，不允许修改
下面是TxPDO具体内容
0x14E	0x6041	条目1主索引
0x150	0x00	子索引0x00
0x151	0x06	名称索引0x06，参考附加信息字符串内容，“Status Word”
0x152	0x06	数据类型0x06，UINT
0x153	0x10	数据长度(bit)，表示该条目共16个bit
0x154	0x0000	Flags，备用
0x156	0x6064	条目2主索引
0x158	0x00	子索引0x00
0x159	0x07	名称索引0x07，参考附加信息字符串内容，“ActualPosition”
0x15A	0x04	数据类型0x04，DINT
0x15B	0x20	数据长度(bit)，表示该条目共32个bit
0x15C	0x0000	Flags，备用

地址	值	含义
0x015E	0x0033	51，表示接下来的信息是RxPDO
0x0160	0x000C	TxPDO信息段一共12个字（24个字节）
0x0162	0x1601	PDO索引
0x0164	0x02	子索引数量：一共2个
0x0165	0x02	相关联的同步管理器SM2
0x0166	0x00	DC同步
0x0167	0x08	名称索引
0x0168	0x0010	PDO固定内容，不允许修改
下面是RxPDO具体内容
0x16A	0x6040	条目1主索引
0x16C	0x00	子索引0x00
0x16D	0x09	名称索引0x09，参考附加信息字符串内容，“Control Word”
0x16E	0x06	数据类型0x06，UINT
0x16F	0x10	数据长度(bit)，表示该条目共16个bit
0x170	0x0000	Flags，备用
0x172	0x607A	条目2主索引
0x174	0x00	子索引0x00
0x175	0x07	名称索引0x0A，参考附加信息字符串内容，“TargetPosition”
0x176	0x04	数据类型0x04，DINT
0x177	0x20	数据长度(bit)，表示该条目共32个bit
0x178	0x0000	Flags，备用

上面列出了SEED-RT118X中关于TxPDO以及RxPDO的信息，其具体使用方法可以参考CiA402中的描述。

相关阅读

Arrow 工业控制