EtherCAT现场总线技术的伺服驱动器硬件方案革新了工业自动化的灵魂
在设计EtherCAT总线伺服驱动器的硬件方案时，工程师面临多种选择：（1）纯粹的网络控制器，不带有传统的脉冲或模拟输入/输出设备，只依赖于EtherCAT总线进行所有指令和操作。这种设计可能采用ESC与DSP、FPGA（含IP核心）的组合，或单一FPGA搭载软核或硬核以及IP核心。KPA从站协议通常被实现在DSP、软核或硬核上，技术挑战包括FPGA中IP核心与软核技术的应用，以及内部高速总线的调试工作。（2）结合传统驱动器与网络控制器，这种混合型解决方案支持既有EtherCAT又能兼容传统脉冲及模拟信号输入/输出。可用的配置包括ESC配以DSP和CPLD+FPGA或者ARM系统配以ESC。此外，还有一些集成CPU与ESC功能于一体的微处理器，如倍福ET1100/ET1200、Microchip LAN9252、赫优讯Netx51/52等主流产品。此外，TIAM335X系列英飞凌XMC4800系列以及瑞萨RZ/T系列微处理器也提供了集成CPU+ESC功能的一体化解决方案。
无论采取何种设计，都需要考虑以下几个关键因素：
关于IP核心：虽然从站IP核心是一种替代传统ETS1100/ET1200方式，但它同样具备实现数据链路管理和同步事件响应能力。不论使用哪种形式，无需额外软件协议栈即可完成从站功能。
关于FPGA：通过ICore加载 EtherCAT 功能并通信，主要包含 FMMUs(现场总线内存管理单元)、SyncManagers、DCsupport 和 PDI 等配置项。
两种 FPGA 实现方法存在：一种是将 ESC 与 软件内核 uC 集成到 FPGA 中，并通过片内总线互通；另一种是在 FPGA 中仅实现 EtherCAT 功能，然后通过 SPI 或 并行接口连接至外部主机。在涉及 ZYNQ 类型硬质内核时，更显得复杂。
综述：任何类型的小计算机（如 DSP, ARM 或者 51, AVR 单片机）都可以作为从站配合 ESC 进行数据交换。这要求小计算机加载 KPA 从站协议，并确保其对 ESC 的通信适配性，即便是基于 IP 核构建，从站在数据帧层面上并不直接参与，而由 ESC 处理。
简而言之，无论如何开发，从站在实际应用中看，与 EtherCAT 数据帧没有直接关联，而这部分工作由 ESC 完成。在开发过程中，只需在某个小计算机会载入 KPA 从站协议，并为该小计算机关联好与 ESC 的通信机制，无论这个 ESC 是物理实体还是 IP 核形式都无所谓。
