从机（从站）：ESC硬件与固件实现

1. 从站长什么样：ESC + MCU + SII

一个典型 EtherCAT 从站（比如一台伺服驱动器）由三部分组成：

模块	职责	典型器件
ESC 从站控制器	硬件级处理 EtherCAT 数据链路：飞读飞写、SM/FMMU/DC、WKC——不用 MCU 参与就能收发帧	ET1100、LAN9252、AX58100、FCE1100 等
MCU 微控制器	跑应用层：读过程数据→执行 FOC/控制→写回；跑 CoE 对象字典、FoE 固件升级	STM32、GD32、XMC4800（内嵌 ESC）等
SII 从站信息接口	一片 EEPROM，存从站身份与配置（厂商/产品/PDO/DC…），主站上电读它建图	24Cxx 系列 EEPROM
PHY + 变压器 + RJ45	物理层收发，ESC 与网线之间的电信号转换	100BASE-TX PHY（部分 ESC 内建双 PHY）

数据流（一帧经过从站的完整路径）

IN 口 → PHY → ESC（在线读走 SM2 输出、写入 SM3 输入，WKC+2）→ PHY → OUT 口

同时 ESC 产生中断 → MCU：取 SM2 → 跑控制环 → 写 SM3 → 等下一帧被"飞读"

2. ESC 芯片选型：从站的"心脏"

ESC 决定从站的通信能力上限。常见选型：

ESC	厂商	端口 / PHY	特点
ET1100	倍福 Beckhoff	最多 4 端口 / 外接 PHY	行业标杆、资料最全；8 个 FMMU、8 个 SM、64 位 DC；成本较高
LAN9252 / 9253	Microchip	2/3 端口 / 内建双 PHY	性价比高、RMII 接 MCU、集成 PHY 省板子，大量国产伺服选用
AX58100	亚信 ASIX	2/3 端口 / 内建双 PHY	国产高性价比，通过倍福认证，支持 3 端口级联与 DC
FCE1100 / FCE1354	方芯半导体	4 端口 / 内建 PHY	国产替代 ET1100 / LAN9254，引脚兼容、量产供货稳定
XMC4800	英飞凌 Infineon	内嵌 ESC	ARM Cortex-M4 内嵌 EtherCAT 从站，单片搞定通信+控制

✅ 选型思路

伺服/运动控制从站：优先 LAN9252 或 AX58100（内建 PHY、RMII 好接、成本低、案例多）；要最高可靠性/复杂拓扑选 ET1100；想一颗芯片干完通信+控制选 XMC4800；国产替代保供选 FCE 系列。

3. SII：从站的"身份证"

SII（Slave Information Interface）是接在 ESC 上的一颗 EEPROM，主站上电时通过 ESC 的 EEPROM 接口读它，内容包含：

厂商 ID / 产品码 / 版本号：身份标识，主站据此加载驱动/配置
默认 PDO 映射：这个从站出厂支持哪些过程数据（如 6060h/6040h/607Ah 等）
SM / FMMU 默认配置：邮箱和过程数据通道怎么分配
DC 能力与配置：是否支持分布式时钟、默认同步方式
类别与字符串：设备类型、名字等，便于上位机显示

SII 写错是"主站认不出从站/配置失败"的高频原因，量产前务必用从站测试工具（如倍福 SSC/从站评估工具）校验。

4. 从站固件：过程数据在 MCU 里怎么走

从站固件通常由 ESC 驱动 + 通信协议栈（CoE）+ 应用层三层组成。成熟做法是直接用厂商提供的从站栈（倍福 SSC Slave Stack Code、或商业栈），把精力留给应用。主循环伪码：

/* 伺服从站主循环（简化） */
for (;;) {
    esc_service();               /* 服务 ESC：SM 事件、邮箱（CoE）收发 */
    if (PDO 新输出到达) {          /* SM2 中断：主站下发目标值 */
        rx.target_pos = od_read(0x607A); /* 目标位置（CSP 模式） */
        rx.ctrl_word  = od_read(0x6040); /* 控制字（使能/停机） */
        foc_run(&rx, &tx);          /* 跑 FOC 电流/速度环 */
        od_write(0x6041, tx.status_word); /* 状态字 */
        od_write(0x6063, tx.actual_pos); /* 实际位置 */
    }
    esc_update_output();          /* 把 OD 值打包进 SM3，等下一帧取走 */
}

4.1 CoE：上一专题的知识直接复用

CoE 从站就是"对象字典 + SDO/PDO"，与 CANopen 完全同构：索引 6040h 控制字、6041h 状态字、6060h 操作模式、607Ah 目标位置、6063h 实际位置……一模一样。区别只在传输：

CANopen：PDO 用 CAN ID + 8 字节帧；EtherCAT：PDO 用 逻辑寻址 + FMMU，一帧 LRW 装下全网
CANopen：SDO 用 600h/580h COB-ID；EtherCAT：SDO 走 邮箱（SM0/SM1）
同步：CANopen 靠 SYNC 报文；EtherCAT 靠 DC，精度高一个数量级

4.2 伺服从站的典型过程数据

方向	对象	含义
主站→从站（输出）	6040h 控制字 · 6060h 操作模式 · 607Ah 目标位置 / 60FFh 目标速度 / 6071h 目标转矩	命令
从站→主站（输入）	6041h 状态字 · 6061h 模式显示 · 6063h 实际位置 · 606Ch 实际速度 · 6077h 实际转矩	反馈

这些对象通过 PDO 映射进过程数据，由主站一个 LRW 周期（常见 1 ms / 250 µs）整网同步交换——这就是"多轴 FOC 伺服 + EtherCAT"的经典形态。

4.3 FoE：远程固件升级

从站固件升级常用 FoE：主站把从站切入 BOOT 态，用 FoE 把固件文件（.bin）发给从站，从站写入 Flash 后重启。无需现场拆机，工业设备远程维护的关键手段。

⚠️ 从站开发三大坑

1) SII 没写对：主站认不出/配置对不上，先验 EEPROM；2) SM 缓冲握手没做对：MCU 没及时取走数据会被 ESC 覆盖，出现"偶发丢数据"；3) DC 没配好：多轴动作不同步，轨迹走形——务必按从站栈的 DC 示例配置 Sync0。

5. 交互式演示：从站过程数据（PDO）交换

拖动"主站下发的目标位置"，观察它如何写入 SM2 输出缓存 → MCU 读走执行 → 把实际位置写回 SM3 输入缓存 → 被下一帧"飞读"回主站。

从站 PDO 过程数据交换演示

主站目标位置 607Ah 10000

帧到达 → SM2 收到新目标 → MCU 执行 → 实际位置写 SM3 → 帧返回主站（WKC 递增）。

观察要点：每一帧往返，主站读走"实际位置"、留下"目标位置"；从站实际位置会平滑跟随目标（模拟位置环）。这就是 1ms 周期里每个伺服从站都在做的事。

6. 从站小结

从站 = ESC（飞读飞写）+ MCU（跑应用）+ SII（身份）+ PHY/接口
ESC 选型：ET1100 标杆 / LAN9252、AX58100 高性价比 / FCE 国产替代 / XMC4800 集成
SII 决定主站怎么认你，量产前务必校验
固件 = ESC 驱动 + CoE 栈 + 应用层；过程数据经 SM2/SM3 与 MCU 交换
CoE + CiA 402 与 CANopen 同构，传输从 CAN 帧换成逻辑寻址 + 邮箱 + DC
FoE 实现远程固件升级

至此 EtherCAT 专题闭环：物理层（线怎么连）→ 协议层（帧怎么传）→ 主站（怎么调度）→ 从站（怎么落地）。回到专题目录，或继续 FOC 主线的其余高级篇。