ICS 25.040 N 10
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 31230.4—2014
工业以太网现场总线EtherCAT 第4部分：数据链路层协议规范
Industrial ethernet fieldbus Ether CAT-- Part 4 :Data Link Layer protocol specification
2015-04-01实施
2014-09-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T31230.4—2014
目 次
前言范围
W
1
1.1 本部分与IEC标准的关系 1.2 概述 1.3 规范 1.4 规程 1.5 适用性 1.6 一致性规范性引用文件术语、定义、符号和缩略语 3.1 参考模型术语和定义 3.2 服务约定术语和定义 3.3 通用术语和定义 3.4 附加的EtherCAT定义 3.5 通用符号和缩略语 3.6 其他EtherCAT符号和缩略语 3.7 约定 DL协议概述 4.1 工作原理 4.2 拓扑 4.3 顿处理原则 4.4 数据链路层概述 4.5 错误检测概述 4.6 节点参考模型· 4.7 操作概述 5 顿结构 5.1 顿编码原则 5.2 数据类型和编码规则 5.3 DLPDU结构 5.4 EtherCATDLPDU结构 5.5 网络变量结构 5.6 EtherCAT邮箱结构 6 属性 6.1 管理 6.2 统计 6.3 看门狗
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3
..
13
4
(. 14
14 15 15 15 16
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19 22 36 36 38 38 50 54 I GB/T 31230.4—2014 6.4 从站信息接口· 6.5 媒体独立接口（MII) 6.6 现场总线内存管理单元（FMMU) 6.7 同步管理器. 6.8 分布式时钟 1 DL用户内存区 7.1 概述 7.2 邮箱访问类型· 7.3 缓存访问类型…. 8EtherCAT：FDL协议状态机
57 60 63 66 71
75
75 75
78 78 79 85 85 85 86 87 113 114 114 116 116 133 133 133 134 134 137 138
..+
8.1 从站DL状态机概述 8.2 状态机描述· 附录A（资料性附录）EtherCAT：DL协议状态机的附加规范 A.1 DHSM
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A.1.1 原语定义· A.1.2 状态机描述… A.1.3 DHSM表 A.1.4 函数 A.2SYSM A.2.1 原语定义 A.2.2 状态机描述 A.2.3 SYSM表 A.2.4 函数 A.3 RMSM A.3.1 原语定义 A.3.2 状态机描述 A.3.3 RMSM表
..*
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A.3.4 函数参考文献·
10 11 14 15 16 17 17 39 41 42 44 46
图1 类型描述实例图2 特定字段的公共结构图3 顿结构图4 单个顿的数据映射图5 从站节点参考模型图6 EtherCATPDU嵌入以太网顿图7 EtherCATPDU嵌人UDP/IP 图8 DL信息类型描述· 图9 地址类型描述图10 DL控制类型描述图 11 DL状态类型描述图12 成功写DL用户控制寄存器的序列 Ⅱ
....... GB/T31230.4—2014
46 51 52 53 54 55 55
图13 成功读DL用户状态寄存器的序列图14 RX错误计数器类型描述 ...... 图15 丢失链接计数器类型描述图16 附加计数器类型描述图17 看门狗分频器类型描述图18 DLS用户看门狗类型描述图19 同步管理器看门狗类型描述图20 同步管理器看门狗状态类型描述图21 看门狗计数器类型描述图22 从站信息接口访间类型描述图23 从站信息接口控制/状态类型描述图24 从站信息接口地址类型描述图25 从站信息接口数据类型描述图26 MII控制/状态类型描述图27 MII地址类型描述图28 MII数据类型描述图 29 FMMU映射示例图30 FMMU实体类型描述图31 同步管理器邮箱交互图32 同步管理器缓存区分配…. 图33 同步管理器缓存区相互图34 读邮箱的写/读切换处理图35 同步管理通道类型描述图36 分布式时钟本地时间参数类型描述图37 对邮箱的成功写序列图38 对邮箱的失败写序列图39 对邮箱的成功读序列图40 对邮箱的失败读序列图41 成功的写缓存序列· 图42 成功的读缓存序列图43 从站协议机的结构图44 SII读操作图45 SII写操作图46 SII重新加载操作图47 分布式时钟图48 延时测量序列·
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10 11 12 12 13 17 IⅢ
表1 PDU元素表述实例表 2 属性描述实例表3状态机描述元素表4状态机元素的描述表5状态机中使用的约定表6位序列传输语法 GB/T31230.4—2014 表7 Unsignedn数据类型的传输语法表8Integern数据类型的传输语法表91 EtherCAT顿嵌人以太网顿表10 EtherCAT顿嵌人UDPPDU 表11 包含EtherCATPDU的EtherCAT顿结构表12 包含网络变量的EtherCAT顿结构表13 包含邮箱的EtherCAT结构.. 表14 自增式物理读（APRD) 表15 配置的地址物理读(FPRD) 表16 广播读(BRD) 表17 逻辑读（LRD）表18 自增式物理写（APWR）. 表19 配置的地址物理写（FPWR) 表20 广播写(BWR) 表 21 逻辑写(LWR) 表22 自增式物理读写（APRW）表23 配置的地址物理读写（FPRW）.. 表24 广播读写（BRW) 表25 逻辑读写(LRW) 表26 自增式物理读多次写（ARMW) 表27 配置的地址物理读多次写（FRMW). 表28 网络变量表29 邮箱表30 错误回复服务数据表31 DL信息表32 被配置的站地址表33 DL控制表34 DL状态表35 DLS用户特殊寄存器... 表36 DLS用户事件表37 DLS用户事件掩码表38 外部事件· 表39 外部事件掩码表40 RX错误计数器表41 丢失链接计数器… 表42 附加计数器…· 表43 看门狗分频器表44 DLS用户看门狗· 表45 同步管理器通道看门狗表46 同步管理器看门狗状态
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表47 看门狗计数器表48 从站信息接口访问. 表49 从站信息接口控制/状态 IV
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60 60 61 62 63 65 65 70 71 73 74 85 85 85 ..86 87 113 114 115 115 115 116 :117 133 :133 134 134 135 137
表50 实际从站信息接口地址表51 实际从站信息接口数据表52 MII控制/状态表53 实际MII地址表54 MII实际数据表55 现场总线内存管理单元（FMMU)实体表56 现场总线内存管理单元（FMMU) 表57 同步管理器通道表58 同步管理器结构表59 分布式时钟本地参数表60 分布式时钟DLS用户参数表A.1 由DHSM到PSM的原语表A.2 由PSM到DHSM的原语表A.3 DHSM和PSM之间原语交换的所有参数表A.4 以太网顿八位位组的标识符表A.5 DHSM状态表表A.6 DHSM函数表表A.7 由SYSM到DHSM的原语表A.8 由DHSM到SYSM的原语表A.9 由DL用户到SYSM的原语.. 表A.10 由SYSM到DL用户的原语表A.11 用于SYSM和DHSM之间交换的原语所使用的参数表A.12 SYSM状态表表A.13 SYSM函数表表A.14 由RMSM到SYSM的原语表A.15 由SYSM到RMSM的原语表A.16 RMSM和SYSM之间原语所使用的所有参数表A.17 RMSM状态表表A.18 RMSM函数表
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- GB/T31230.4—2014
前言
GB/T31230《工业以太网现场总线EtherCAT》分为以下6个部分
：
第1部分：概述第2部分：物理层服务和协议规范第3部分：数据链路层服务定义
一一第4部分：数据链路层协议规范一第5部分：应用层服务定义
一第6部分：应用层协议规范本部分为GB/T31230的第4部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124)归口。 本部分起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京仪综测业科技发展有限公司、西南
大学、上海自动化仪表股份有限公司、中科院（沈阳)自动化研究所、清华大学、北京航空航天大学、北京交通大学、北京和利时系统工程有限公司、中科院计算所顺德分所、欧姆龙工业自动化公司、倍福北京分公司、ETG中国。
本部分主要起草人：谢素芬、高镜媚、刘丹、刘枫、包伟华、杨志家、王雪、刘艳强、范瑜、罗安、陈冰冰、 李天兵、关鹏、范斌、程庚。
I GB/T 31230.42014
工业以太网现场总线EtherCAT 第4部分：数据链路层协议规范
1范围 1.1本部分与IEC标准的关系
GB/T31230的本部分依赖于IEC61158系列文件类型12中相对应的部分。 1.2概述
在自动化环境中，数据链路层提供设备之间的基本的时间关键通信。 本协议中所规范的通信将适用于所有参与活动的数据链路实体。 a）同步启动的周期通信； b）对应数据链路各实体每周期要求，周期或非周期异步通信。 从而可知，此协议具有以下特点：提供周期或非周期的异步访问，但每个周期有一个同步的重启。
1.3规范
本部分规定： a）从一个数据链路层上的用户实体到一个或多个实体传输数据或控制信息的过程； b）用于本标准协议传输数据和控制信息的DLPDU的结构以及作为物理接口数据单元的表示。
1.4规程
通过以下的方式来定义各规程： a）由交换DLPDU而产生的DL-实体（DLE)间的交互； b）在同一系统中由DLS原语的交换而产生的一个DL-服务(DLS)提供者和一个DLS用户之间
的交互； c）DLS-提供者和ISO/IEC8802-3的MAC服务之间的交互
1.5适用性
这些规程适用于如下两个系统间的通信实例：在OSI模型数据链路层的支持时间关键通信服务的系统和在开放系统互连环境中需要互连能力的系统间通信实例。
行规提供了一个总结设备能力的简单的、多属性的方法，以此方式可应用于不同的时间关键的通信需求。 1.6一致性
本部分为系统实现这些规程也规定了一致性的要求。本部分不包含证明符合这些要求的测试。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
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