为什么EtherCAT能够迅速抢占CANopen市场？

在现代工业自动化领域中，EtherCAT和CANopen作为两种广泛应用的通信协议，各自在不同的应用场景中发挥着重要作用。简单来讲，CANopen是EtherCAT在应用层使用的Mailbox protocols中的一种，它们之间存在着一定的关联与区别。



EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种高性能的以太网现场总线系统，它设计时仅使用了OSI 7层模型中的三层：应用层、数据链路层和物理层。EtherCAT主要实现了数据链路层的功能，使得在物理层可以使用标准的以太网芯片进行通信。这种设计使得EtherCAT具有高速、高效率和灵活性的特点。



在EtherCAT系统中，PHY芯片的选择至关重要。市场上的PHY芯片大多满足一些基本的功能要求，如遵从IEEE 802.3 100Base TX或100Base FX规范、支持100Mbits/s全双工连接、使用自动协商等。对于倍福（Beckhoff）公司的ESC（EtherCAT Slave Controller）来说，ET1100芯片只支持MII接口的PHY器件。这是因为ET1100的接口经过优化，为了低处理/转发延迟，对以太网PHY有额外的要求。因此，在选择PHY芯片时，需要考虑到与ESC的兼容性和性能要求。



CANopen是一种基于CAN（Controller Area Network）的应用层协议，广泛应用于工业自动化领域。由于市面上几乎所有品牌的伺服驱动器都支持CANopen总线，因此从CANopen迁移到EtherCAT对于用户来说会非常简单。在应用层编程时，EtherCAT所使用的PDO（Process Data Object）和SDO（Service Data Object）的概念和使用方法与CANopen基本保持一致。这使得用户在迁移过程中可以充分利用已有的知识和经验，降低学习成本。



尽管EtherCAT和CANopen在应用层有一定的相似性，但它们在设计和应用上仍存在明显的区别。EtherCAT是一种以太网现场总线系统，它仅提供了数据链路层和物理层的实现。这意味着在使用EtherCAT时，用户需要根据具体的应用需求构建所需的应用层。而CANopen则是一种完整的应用层协议，它提供了丰富的功能和接口供用户直接使用。



EtherCAT作为一种以太网现场总线系统，其通信需要使用定制的ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片。这使得EtherCAT在性能和稳定性方面具有较高的优势。然而，由于EtherCAT是Beckhoff公司的私有技术，在类似FPGA（Field Programmable Gate Array）等平台上实现EtherCAT需要额外购买IP core（知识产权核），这可能会增加用户的成本。



在实现方式上，EtherCAT常用的有COE（CANopen Over EtherCAT）和SOE（Simple Open Exchange Protocol）两种方式。其中COE是EtherCAT中应用层使用CANopen协议的一种实现方式，它使得EtherCAT能够充分利用CANopen的丰富功能和广泛应用基础。而SOE则是一种更简单的实现方式，适用于对性能要求不高的场合。



EtherCAT和CANopen作为两种不同的通信协议，在工业自动化领域中各自具有独特的优势和应用场景。用户在选择使用哪种协议时需要根据具体的应用需求和场景进行综合考虑。