EtherCAT® MainDevice (EtherCAT Master) SDK mit API für C, C++, C#, Rust, Python

Der EtherCAT MainDevice (ehemals Master) Stack EC-Master ist speziell für den Betrieb in embedded Betriebssystemen (bzw. Echtzeitbetriebssystemen) optimiert. Er zeichnet sich des Weiteren durch einen modularen Aufbau aus.
Für Linux, Microsoft Windows® 11, Wind River VxWorks, BlackBerry QNX, IntervalZero RTX64, TenAsys INtime®, Integrity, Xenomai, FreeRTOS, eCos, TI-RTOS, T-Kernel und weitere Betriebssysteme sind bereits vollständige Implementierungen verfügbar.
Die Unterstützung von weiteren Betriebssystemen ist auf Anfrage möglich.

Software Architektur

Applikation Programming Interface (API): Programmieren des EC-Master Cores in C/C++, C#, Rust und Python
EC-Master Core: Die zentralen EtherCAT-MainDevice-Funktionen in der Kernschicht. Die gesamte Protokollverarbeitung, z. B. der Prozessdatentransfer und die Mailbox-Protokolle (CoE, EoE, FoE, AoE, SoE), wird hier ausgeführt. Ergänzt wird dies durch ausgefeilte Diagnosefunktionen.
Real-time Ethernet Treiber: Dieses Modul übernimmt den Datenaustausch mit den EtherCAT SubDevices. Insbesondere bei hohen Echtzeitanforderungen kann dieser Layer durch einen auf den Ethernet Controller zugeschnittenen Treiber optimiert werden.
Netzwerk Konfiguration: Verarbeitung der EtherCAT Network Information (ENI) Datei welche zur Konfiguration des Netzwerkes dient. Im Lieferumfang ist ein betriebssystemunabhängiger XML-Parser enthalten.
OS Abstraktion: Schnittstelle zum Betriebssystem. Alle betriebssystemabhängigen Aufrufe sind in diesem Modul gekapselt.

Funktionen gemäß dem Dokument ETG.1500 MainDevice Klassen

Die ETG (EtherCAT Technology Group) hat zwei EtherCAT MainDevice Klassen (ETG.1500) mit einem definierten Funktionsumfang spezifiziert.
Klasse A definiert ein Standard-EtherCAT-MainDevice und Klasse B definiert ein Minimal-EtherCAT-MainDevice. Zusätzliche Funktionen, die als optional betrachtet werden können, werden durch Feature Packs (FP) beschrieben.
(*1): Gemäß ETG.1500 für Klasse A nicht zwingend erforderlich
(*2): Gemäß ETG.1500 für Klasse B nicht zwingend erforderlich

Basis Funktionen

Feature name	Short description	Class A	Class B
Service Commands	Support of all commands	X	X
IRQ field in datagram	Use IRQ information from SubDevice in datagram header	X	X
SubDevices with Device Emulation	Support SubDevices with and without application controller	X	X
EtherCAT State Machine	Support of ESM special behavior	X	X
Error Handling	Checking of network or SubDevice errors, e.g. Working Counter	X	X
VLAN	Support VLAN Tagging	X	-- (*2)
EtherCAT Frame Types	Support EtherCAT Frames	X	X
UDP Frame Types	Support UDP Frames	-- (*1)	-- (*2)
Multiple Instances	One control system operating multiple networks	X	X

Prozessdatenaustausch

Feature name	Short description	Class A	Class B
Cyclic PDO	Cyclic process data exchange	X	X
Multiple Tasks	Different cycle tasks Multiple update rates for PDO	X	X
Frame repetition	Send cyclic frames multiple times to increase immunity	-- (*1)	-- (*2)

Netzwerk Konfiguration

Feature name	Short description	Class A	Class B
Online scanning	Network configuration functionality included in EtherCAT MainDevice	X	X
Reading ENI	Network Configuration taken from ENI file	X	X
Compare Network configuration	Compare configured and existing network configuration during boot-up	X	X
Explicit Device identification	Identification used for Hot Connect and prevention against cable swapping	X	X
Station Alias Addressing	Support configured station alias in SubDevice, i.e. enable 2nd Address and use it	X	X
Access to EEPROM	Support routines to access EEPROM via ESC register	X	X

Mailbox Funktionen

Feature name	Short description	Class A	Class B
Support Mailbox	Main functionality for mailbox transfer	X	X
Mailbox Resilient Layer	Support underlying resilient layer	X	X
Multiple Mailbox channels		X	X
Mailbox polling	Polling Mailbox state in SubDevices	X	X

CAN application layer over EtherCAT (CoE)

Feature name	Short description	Class A	Class B
SDO Up/Download	Normal and expedited transfer	X	X
Segmented Transfer	Segmented transfer	X	X
Complete Access	Transfer the entire object (with all sub-indices) at once	X	X
SDO Info service	Services to read object dictionary	X	X
Emergency Message	Receive Emergency messages	X	X

Ethernet over EtherCAT (EoE)

Feature name	Short description	Class A	Class B
EoE protocol	Services for tunneling Ethernet frames. includes all specified EoE services	X	X
Virtual Switch	Virtual Switch functionality	X	X
EoE Endpoint to Operation Systems	Interface to the Operation System on top of the EoE layer	FP (*1)	FP (*2)

File access over EtherCAT (FoE)

Feature name	Short description	Class A	Class B
FoE protocol	Support FoE Protocol	X	X
Firmware Up-/Download	Password, FileName should be given by the application	X	X
Boot State	Support Boot-State for Firmware Up/Download	X	X

Servodrive-Profile over EtherCAT (SoE)

Feature name	Short description	Class A	Class B
SoE Services	Support SoE Services	X	X

ADS over EtherCAT (AoE)

Feature name	Short description	Class A	Class B
AoE Protocol	Support AoE Protocol	X	X

Vendor over EtherCAT (VoE)

Feature name	Short description	Class A	Class B
VoE Protocol	External Connectivity supported	X	X

Synchronisation mit Distributed Clock (DC)

Feature name	Short description	Class A	Class B
DC support	Support of Distributed Clock	X	-- (*2)
Continuous Propagation Delay compensation	Continuous Calculation of the propagation delay	X	-- (*2)
Sync window monitoring	Continuous monitoring of the Synchronization difference in the SubDevices	X	-- (*2)

SubDevice-to-SubDevice Kommunication

Feature name	Short description	Class A	Class B
via MainDevice	Information is given in ENI file or can be part of any other network configuration. Copying of the data can be handled by MainDevice software or MainDevice application layer. Required to support FSoE Safety instances.	X	X

MainDevice Information

Feature name	Short description	Class A	Class B
Master Object Dictionary	Support of Master Object Dictionary (ETG.5001 MDP sub profile 1100)	X	X

Zusatzfunktionen (Feature Packs)

Feature name	Short description	Class A	Class B
Cable Redundancy	Stay operational in case of cable break between two SubDevices	FP	FP
Hot Connect	Add or remove additional SubDevices during bus communication is in progress. Newly added SubDevices are automatically transferred into the OPERATIONAL state.	FP	FP
TCP-Server and Remote API	The TCP-Server together with the Remote API Context.Scope.Library allows accessing EC-Master from a remote system	FP	FP
EoE Endpoint	The interface allows sending and receiving Ethernet frames to/from the EtherCAT network	FP	FP

Neue Funktionen

Vorteile

Sehr hohe Performance bei geringer CPU Belastung.
Ready-to-run für viele Betriebssysteme
Unterstützung der Architekturen x86 (32 Bit und 64 Bit), ARM (32 Bit und 64 Bit) und RISCV.
Verfügbar für viele Prozessoren von Intel, Texas Instruments, ST, Broadcom, Nvidia, Renesas, NXP, Xilinx und Infineon.
Modularer Aufbau, dadurch sind individuelle Anpassungen einfach zu implementieren.
Kompetente Partnerschaft bei der Erstellung eines kundenspezifischen Steuerungs-Systems. Individuelle Anpassungen und die Integration können auf Wunsch in Zusammenarbeit mit acontis erfolgen.
Zuverlässige und robuste Implementierung - EC-Master wird z.B. in der Robotersteuerung der Firma KUKA und in Steuerungen der Firma Yaskawa, Lenze, Omron eingesetzt.