适用于创建工业物联网的微控制器和EtherCAT技术
在全球各地的工厂和加工厂中拥有数百万个控制和工艺节点，工业控制自动化是物联网(IoT)的下一个前沿 - 而32位MCU将发挥重要作用。
以太网是连接制造节点以创建工业物联网(IIoT)的明显选择。通过采用以太网技术，工厂车间可以无缝集成到企业中，从而可以更快地响应不断变化的业务条件，集中维护和诊断，以及一般的工厂自动化。
然而，由于两个基本原因，标准以太网达不到关键的工厂自动化要求：
其MAC层不支持实时，低延迟的数据传输。标准以太网适用于IT，因为它允许各个节点控制网络并传输相对较大的数据包。工业中常见的控制网络需要确定性地传输相对少量的控制或状态数据。
其基于交换机的星形拓扑与制造和加工厂中的网络非常不同。
为了解决这些问题，超过2，600家公司认可了EtherCAT(以太网)控制自动化技术)，它为经典以太网增加了实时和其他功能，并强制执行配置，使其成为一种非常高效的自动化网络技术，同时完全符合以太网规范。 EtherCAT技术组保持该标准，该标准是国际电工委员会(IEC)标准体系的一部分。
EtherCAT允许任何标准PC用作EtherCAT主站并与EtherCAT从站通信。它们可以用于连接工厂网络中的所有设备 - 自动化控制器，操作员界面，远程输入/输出单元，传感器，执行器，驱动器等。
任何可行的工业以太网解决方案都必须支持硬实时性能，这意味着EtherCAT需要专用的硬件接口。但与市场上的其他解决方案不同，EtherCAT仅在从节点上需要硬件。这种简单的预防措施 - 不需要主设备上的专用硬件 - 可提供最佳，可预测的网络性能，因为软件堆栈延迟不会影响整体性能。仅将硬件保留在从属设备上也可以降低成本。
设计EtherCAT从站节点有许多硬件策略。德国公司Beckhoff Automation在其作为标准进入公共领域之前创建了EtherCAT，它使用FPGA作为其第一个EtherCAT从站控制器(ESC)。 ASIC是另一种替代方案，许多EtherCAT设备供应商使用可配置的EtherCAT IP-Core用于Altera和Xilinx FPGA。
然而，当MCU是整个系统规划的一部分时，使用支持EtherCAT从控制器接口的MCU可以降低材料清单成本并节省设计时间。对于需要或需要无线连接的IIoT应用尤其如此。
德州仪器的Cortex-A8基于Sitara™MCU支持片上EtherCAT。英飞凌，瑞萨，Microchip Technology，Freescale和Atmel等其他公司也提供EtherCAT解决方案，这些解决方案集成在片上，或者将简单的FPGA或基于ASIC的从控制器与32位MCU和RF芯片相结合(如果应用)呼叫无线链路。
EtherCAT基础
EtherCAT实现了一种称为“即时”处理的技术，其中EtherCAT网络中的每个节点在通过时读取帧数据。帧起源于EtherCAT主站，后者向从站发送命令和数据。发送给主设备的任何数据都会在从设备通过时由从设备写入帧中。这消除了主从设备之间的小型帧的点对点交换，并大大提高了通信效率。
动态处理意味着从站必须具有两个以太网端口，以便能够在帧通过时读取或写入帧。因此，从设备需要专门的硬件。但是，由于这种配置，运行EtherCAT的100 Mbits/s网络中的可用带宽超过90%，而主设备与每个从节点分别通信的网络的可用带宽不到5%。
EtherCAT通过在以太网帧中封装EtherCAT报文来保持与标准以太网的兼容性。以太网帧在标头中使用EtherCAT类型，或者可以使用IP/UDP标头打包以与Internet协议保持一致。使用IP头时，EtherCAT协议也可用于网络路由器。
EtherCAT报文包含一个或多个EtherCAT数据报，这些数据报是寻址的EtherCAT从站。每个EtherCAT数据报都是一个由标头，数据和工作计数器组成的命令。标头和数据用于指定从设备必须执行的操作，并且从设备更新工作计数器以让主设备知道从设备已处理命令。
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