概述 ? ?

在EtherCAT網絡通訊過程中，網絡分析和故障排除是開發中必要的一環，但EthaerCAT網絡數據包十分復雜，且數據包數量多，數據實時性強。由于這些特性的存在，使得對EtherCAT網絡進行分析診斷變得不是件容易的事情。今天，本文就從網絡分析和故障排除的角度，演示如何通過軟硬件搭配的形式完成對EtherCAT網絡的分析。

借助專業的硬件進行數據幀分析 ? ?

EtherCAT網絡是一個實時性非常強的網絡，網絡中的數據幀往往在微秒級，通過抓包分析某個周期的數據。然而如果采用不具備單獨時鐘的硬件對數據進行抓包，數據包的時間戳將是抓到上位機的系統時間，這就使得數據包的時間戳并不是真實的時間，在對網絡進行實時分析是就存在了諸多不便。我們建議客戶采用專業的，具有獨立時鐘的TAP硬件來為數據幀實時的打上時間戳，便于客戶對EtherCAT網絡進行精確的分析。

具體的操作流程如下：

我們需要在網絡拓撲中，將TAP插入主站和第一個從站之間來抓取數據。TAP也可以插入從站和從站之間，當前版本的EC-Inspector只支持在主從之間插入TAP。

將網絡數據幀寫入PCAP文件。其中，離線分析支持PcapNg文件。

抓取時可以設置觸發條件，例如:

在檢測到任何錯誤的情況下停止

在特定的輸入/輸出被改變的情況下停止

在檢測循環過程數據交換中的WKC錯誤停止

基于網絡配置文件(ENI)的EtherCAT協議的分析和解碼 ? ? ?

如果您想要更快的了解我們的EC-Inspector軟件使用方式，您可以直接觀看我們的視頻，更快的了解EC-Inspector的工作方式。

EC-Inspector可以通過導入已知的網絡拓撲文件（ENI文件）來解析網絡中實時的數據包信息。該方式可以使用戶無需指導快速上手分析EtherCAT網絡中的各種信息。

為什么EC-Inspector可以通過ENI文件來解析數據包呢？因為ENI文件是EtherCAT技術規范的一部分?(ETG.2100)。ENI文件中記錄了所有從站的定義，如：循環周期、PDO變量、PDO映射等信息。所有的EtherCAT主站都依據ENI文件作為網絡拓撲進行通訊，因此，在ENI文件中可以說集成了整個EtherCAT網絡的所有配置信息。有了這些配置信息EC-Inspector基于這些信息對數據包進行解析，就可以快速、準確、無誤的為用戶提供每個從站的數據幀信息了。

只知道了網絡中設備的信息，仍然不足以解析數據包。EC-Inspector中集成了EtherCAT網絡數據包的組包方式，完全按照協議標準進行數據解析。在用戶界面上無需查看繁瑣的數據幀軟件會自行解析。EC-Inspector對網絡數據均已經解析完畢。

如何在線監控分析網絡中數據變量 ? ? ?

在EC-Inspector中添加變量至Watch List中，即可在watch list標簽頁下的Chart窗口查看數據的變化。支持所有數據類型、符號、偏移。并且支持對每個從站數據的過濾，在一個圖表中最多支持顯示500個變量。并且支持這些將據和圖表保存為文件。

我們可以設置一個或幾個變量，當變量的值滿足某一條件時停止圖表的活動。這種場景可以在長時間運行中抓取EtherCAT網絡中錯誤的表現，并通過這些凍結的圖表分析成因。

如何分析從站的運行狀態 ? ? ?

基于寄存器AL狀態我們可以對從站狀態進行評估(0x0130)。同樣，可以根據每個從站的錯誤計數器(ESC將0x300寄存器寄存器到0x313)來檢查從站運行是否正常。（注意:只有當主服務器請求寄存器時，寄存器的值才能被捕獲。從控制器錯誤寄存器中讀取值后即可進行數據的分析。可能發生以下錯誤情況：當兩個設備之間的物理連接中斷時，對應的鏈路丟失計數器將會增加。

數據幀發生錯誤將導致無效幀計數器包括CRC錯誤計數器和RX錯誤計數器增加。

其中，硬件錯誤可以分為兩種類型:

CRC錯誤=幀問題:

循環冗余檢查整個以太網幀的錯誤。

只能在幀內出現(校驗和只對以太網幀進行驗證)。

CRC錯誤計數器(無效幀計數器的低字節)

RX錯誤=傳輸問題:

個別符號錯誤(特定硬件編碼無效)。

可以發生在幀內部和幀外部(每個物理接口在幀之間傳輸空閑符號)

RX錯誤計數器(無效幀計數器的高字節)

對于整個從站網絡運行狀態的辨別和分析 ? ?

EC-Inspector具備全網絡拓撲的圖形化視圖，我們可以從端口顏色反映連接質量:灰色=好/黃色=警告/紅色=錯誤。右側是整個EtherCAT網絡的數據的記錄和統計，所有從站的錯誤計數器和端口信息都在這里展示。

快照留存和數據處理步驟 ? ? ?

如果您想要對從站進行歷史數據的分析，也可以按照快照形式來對數據進行留存和回溯分析。快照操作方式如下圖：

步驟1:定義捕獲設置

步驟2:拍攝快照

步驟3:選擇“Capture File for diagnostic”

步驟4:評估數據

每個網絡周期數據的分步處理 ? ? ?

有些情況下，我們需要對整個EtherCAT網絡下，某些特定的周期進行逐一的分析。EC-Inspector具備這樣的功能，只需要你導入在網絡運行時留存的數據包文件（完整的數據文件）和ENI文件。即可精確到某一周期來復現從站的狀態。

當然，我們可以利用這樣的回溯機制，來進行過去某段時間的從站數據幀變化的統計和檢測。精確到周期；精確到某一從站的某一變量的詳細變化。

關于盟通：

北京盟通科技有限公司成立于2013年，是工業自動化領域的高新技術企業。公司專注于實時現場總線技術及工業通訊技術的研發、推廣及技術支持服務。依托于核心團隊多年的海外和行業經驗，我們與歐洲多家自動化領域的佼佼者達成戰略合作關系，是德國Unified Automation公司、德國Acontis Technologies公司、德國Dina Elektronik公司在中國區域的唯一授權合作伙伴，瑞典HMS工業網絡有限公司FSoE協議軟件（Ixxat@品牌）、CANopen協議棧（emotas）等產品的正式授權分銷商。為客戶提供EtherCAT主站協議棧、OPC UA SDK軟件開發包、CANopen協議棧、FSoE協議軟件、CAN總線硬件、DINA安全模塊等工業協議的標準和定制化產品。

　　審核編輯：湯梓紅