作者按：最近在《硬件十万个为什么-开发流程篇》中看到了共用基础模块（Common building blocks, CBB）的概念，一种能够在不同产品和服务中共用和共享的模块、零部件和技术。对于企业来说，CBB可以大幅度提高研发效率、减少冗余开发；对于个人来说，建立一个自己的CBB库可以在总结知识的同时方便开发更复杂的系统。
本系列旨在借由CBB的概念总结知识，归档技术方案。由于作者能力有限，文中可能有较多错误，相关技术细节还请参考官方技术文档。

现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行及多节点数字通信的技术。实时工业以太网是工业控制中新兴的一种现场总线，其在保留以太网大部分功能的基础上，对以太网的应用层和（或）网络层和（或）数据链路层进行修改，实现了快速高效的通信，满足了工业控制对于实时性的要求。

如上图所示，最左边即只针对应用层进行修改，数据通信仍基于TCP/IP实现，传输速率较低；中间针对网络层和传输层进行修改，在兼容传统以太网数据链路层的前提下，提高了数据传输速率；最右边的修改最为激进，直接针对数据链路层进行修改，因此需要专用的硬件处理数据，但这种方式对数据实时性的提高最为显著。

EtherCAT是由德国Beckoff公司开发的一种实时工业以太网协议，其针对数据链路层进行了修改，极大提高了数据传输效率和速度。本文将对EtherCAT进行简单总结，并基于Microchip公司的LAN9252设计一种EtherCAT从站硬件板卡。

EtherCAT硬件技术简介

EtherCAT是由德国倍福公司于2003年提出的实时工业以太网技术。它具有高速和高数据有效率的特点，支持多种设备连接拓扑结构。EtherCAT是一种全新的、高可靠性的、高效率的实时工业以太网技术，并于2007年成为国际标准，由EtherCAT技术协会负责推广EtherCAT技术。

EtherCAT技术有两个典型的特征：1、On the fly传输模式：EtherCAT采用主从模式，从站只能转发主站的信息流（以太网帧），当最后一个从站处理完毕后，再将数据发回给主站，使信息流构成一个回路；2、信息流中为每个从站都预留了一个区域，从站仅需读取/写入对应的区域即可，大幅降低了通讯延迟。

EtherCAT技术的特点包括：

1）完全符合以太网标准。任何标准以太网的硬件设备都可以用于EtherCAT中（如以太网卡、交换机、路由器等）；