一、EtherCAT通信模型

EtherCAT主從站間的數據通信在數據鏈路層分為3種方式：寄存器訪問， 郵箱模式訪問(MailBox)， Buffer模式訪問(Process Data)。

郵箱模式和Buffer模式均是訪問ESC內部的PDRAM(Process Data RAM)，進行數據交互。寄存器訪問是直接讀寫ESC內部的寄存器， 用于配置和獲取狀態。

郵箱模式的數據(SDO數據)和Buffer模式的PDO數據都需要通過CoE(CANopen over EtherCAT)對象字典解析的才能明確數據含義。通過郵箱模式的FOE數據， EOE數據等無須使用對象字典解析。

ESC的內存空間寄存器和RAM都是雙端口訪問的，主站通過EtherCAT數據幀訪問， 從站通過PDI總線訪問。

為保證訪問不會競爭，寄存器會分配不同的權限， 比如寄存器0x100 ESC DL Control是主站可寫，從站只讀。 對于主站和從站都可寫的寄存器會有相應位用于控制權限的獲取和釋放。

對于RAM部分，ESC硬件內部設計了Sync Manger(同步管理器)對其進行管理，同樣限制了主站和從站的讀寫權限，根據SyncManger的配置不同，可以分為郵箱模式和Buffer模式。

下圖為EtherCAT從站設備模型：

1.1 郵箱模式

郵箱模式是請求-應答模式。 郵箱數據支持CoE, FoE，EoE等協議格式的數據。

服務數據SDO就是使用CoE協議，通過郵箱方式通信。

1.2Buffer模式

Buffer模式屬于生產者-消費者模式, 用于周期性高實時性性的數據傳輸， 也就是PDO數據。 一般PDO數據會通過ESC的FMMU功能實現數據幀中邏輯地址上的內容映射到ESC的PDRAM中，實現數據交互。

二、CoE與服務數據SDO和過程數據PDO

基于CoE協議的通信可以分為兩種： 服務數據SDO與過程數據PDO， 兩種通信的數據對象均在CoE的對象字典OD中描述。

2.1對象字典OD

對象字典是一個標準化結構，其中含有描述從站行為的所有參數。通過16位的索引和8位的子索引來查找對象字典中的某個數據信息。

針對不同應用場景，有不同的協議規范。
比如針對運動控制場景， CiA制定的CIA402（CAN in Automation 402運動控制協議）。它的核心特點之一就是定義了標準化的對象字典（如：0x6040控制字，0x6041狀態字， 0x607A目標位置、0x6064實際位置等）， 遵守同一協議的設備之間能夠實現互操作。

另外對象字典涉及的內容很多，有些是靜態的，讓用戶從中讀取信息。例如標準化的設備子協議區。有些是動態可寫入的，讓用戶按需進行配置，比如通信對象子協議區中的PDO參數對象部分，供用戶配置PDO映射。

以下為COE協議的部分規范定義：

2.2 過程數據PDO

過程數據PDO，用于實時的數據傳輸，是周期性控制過程中主從站之間需要傳輸的數據對象，這些數據對象的定義在CoE的對象字典中描述。
如cia402協議中，0x6040(Control word 控制字)，0x6041(Status word 狀態字)屬于PDO數據類型， 周期性實時傳輸。

PDO分為RxPDO和TxPDO兩類， 它們的命名是依據從站視角的接收或發送分類：
主站發送給從站的，稱為RxPDO。
從站發送給主站的，稱為TxPDO。

2.3服務數據SDO

服務數據對象SDO，用于配置過程，是主從站之間進行非周期性通信時的數據對象。對象字典中除PDO以外部分都可以稱為SDO。

三、PDO映射與分配

對象字典中只有部分實時性要求高的數據對象使用PDO方式傳輸。主從站之間需要約定對象字典中的哪些數據通過PDO傳輸。這個約定是通過對象字典中的PDO映射合PDO分配這兩類對象來實現。

通常與PDO映射與分配相關的一種情形是CIA402中不同控制模式的切換， 不同的控制模式所傳輸的PDO數據對象是不同的。

3.1服務數據SDO

"PDO映射對象"和"PDO分配對象"是與PDO的配置相關的兩個SDO，雖然名稱里帶有PDO但并不屬于PDO。"PDO"、"PDO映射對象"和"PDO分配對象"實際上是層層嵌套的關系，三者配合起來用于描述具體使用哪些PDO來控制從站設備。

3.2PDO映射對象

PDO映射對象分為RxPDO映射對象和TxPDO映射對象兩類，每類都有若干個對象，每個PDO映射對象用于映射一組PDO。

RxPDO映射對象位于對象字典索引0x1600到0x17FF位置，TxPDO映射對象位于0x1A00到0x1BFF位置。

PDO映射對象包含n個子索引，子索引0表示該PDO映射對象中映射了多少個PDO，其余子索引表示映射了哪些PDO。

3.3PDO分配對象

PDO分配對象有兩個分配對象， 分別是：
一個RxPDO分配對象，在對象字典中的索引為0x1C12；
一個TxPDO分配對象，在對象字典中的索引為0x1C13。

綜上PDO映射與分配有三種情況：

固定的PDO分配對象和固定的PDO映射對象， 例如HPM_SDK中的ecat_io例程， 其RxPDO分配對象0x1C12的值是固定的， 其指向RxPDO映射對象0x1600, 而RxPDO映射對象0x1600的值也是固定的。

可變的PDO分配對象和固定的PDO映射對象， 例如HPM_SDK中的ecat_cia402例程，有3個RxPDO映射對象0x1600/0x1601/0x1602， 每個RxPDO映射對象的值是固定的，用于不同的控制模式?？梢孕薷腞xPDO分配對象0x1C12的值選擇其中的一個RxPDO映射對象。（該例程使用了Module/Slots概念， 通過在Slots中選中對應的Module即可配置0x1C12和0x1c13）

可變的PDO分配對象和可變的PDO映射對象，即在情形2的基礎上，其RxPDO與TxPDO映射對象的值可以被更改。例如可以通過主站軟件配置0x1600的值，實現靈活的組合PDO數據。