CN112953800A - 基于EtherCAT协定的数据交握方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于EtherCAT协定的数据交握方法，应用于EtherCAT的从站设备，并且包括：由前一个设备接收数据封包；从数据封包中取得自身数据或插入反馈数据，并产生处理后数据封包；将处理后数据封包传送至下一个设备；接收下一个设备回传的回传封包；将回传封包传送至前一个设备；对数据封包、处理后数据封包及回传封包的至少其中之一执行封包分流程序以产生备援封包，其中备援封包的内容至少部分相同于数据封包、处理后数据封包或回传封包；对备援封包进行解析；及，于备援封包中过滤出其他从站设备的指定应用数据。

Description

基于EtherCAT协定的数据交握方法
技术领域
本发明涉及一种数据交握方法，尤其涉及一种基于EtherCAT协定的数据交握方法。
背景技术
以太网控制自动化技术(Ethernet for Control Automation Technology,EtherCAT)是一套以以太网络为基础的通信协定，基于EtherCAT高速与实时的通信效能，使得EtherCAT在追求高精度的工业自动化产业中逐渐受到重视与青睐。
请参阅图1，为EtherCAT架构的封包传输示意图。如图1所示，一条EtherCAT总线上会根据所采用的网络拓扑的不同而包括一个EtherCAT主站设备1以及一或多个EtherCAT从站设备2。一个EtherCAT封包3从主站设备1发出后，会被传输至所有的从站设备2。各个从站设备2接收所述封包3时，会分别从封包3中抽取出与自身相关的数据，或是将需要回复给主站设备1的反馈数据插入封包3中，接着再将封包3传递至下一个从站设备2。当封包3被传递至最后一个从站设备2时，处理后的封包3会沿着先前经过的所有从站设备2被回传至主站设备1，并完成一个通信周期。
在EtherCAT协定的标准架构下，各个从站设备2的控制器在单一个通信周期中只能从所接收的封包3中取得自身数据，而无法同时得到其他从站设备2的数据。换句话说，各个从站设备2无法在同一个通信周期内得到运动所需的所有数据，因此在底层应用上会产生同步不精确的问题。
以将EtherCAT总线运用于加工设备(图未标示)的伺服驱动器上为例，因为加工设备在进行加工作业时常常会有多个轴同步运动的需求(其中各个轴分别对应一个EtherCAT从站设备2)，若各个轴无法得知相关轴(即，需要同步运动的轴)的数据，则因为一个控制指令由主站设备1发出至抵达各个从站设备2时会具有时间差，因此各个轴将无法进行精确的同步运动。如此一来，加工设备的机构在运动时会有彼此相互拉扯的问题，导致加工设备的能源耗损、温度升高及寿命减短，进而影响加工品质。
于现有技术中，若要令各个轴可以精准地进行同步运动，一般需要在下一个通信周期中再发送其他指令封包给各个轴，借此让各个轴分别取得相关轴的数据，并且等待所有轴皆取得所需数据后再执行同步运动。然而，这样的作法虽然也可以达到同步运动的目的，但会延长整体加工时间，使得加工速度下降，并导致加工成本的上升。并且，因为在不同通信周期中采用了不同的指令封包，因此还可能会有数据不精确的风险。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种基于EtherCAT协定的数据交握方法，是在不修改EtherCAT协定的标准架构的前提下，令EtherCAT从站设备可以不通过额外的指令封包即同时取得自身数据以及其他从站设备的相关数据。
为了实现上述目的，本发明的数据交握方法主要是应用于EtherCAT的一从站设备，并且包括下列步骤：由前一个设备接收一数据封包；从该数据封包中取得自身数据或插入反馈数据，并产生一处理后数据封包；将该处理后数据封包传送至下一个设备；接收该下一个设备回传的一回传封包；将该回传封包传送至该前一个设备；对该数据封包、该处理后数据封包及该回传封包的至少其中之一执行一封包分流程序以产生一备援封包，其中该备援封包的内容至少部分相同于该数据封包、该处理后数据封包或该回传封包；对该备援封包进行解析；及，于该备援封包中过滤出其他从站设备的指定应用数据。
本发明相较于相关技术所能实现的技术技术效果在于，EtherCAT从站设备可以在不改变标准的EtherCAT协定，也不影响所传递的封包的内容的情况下，不需要通过额外的指令封包即同时取得自身数据以及其他从站设备的相关数据。并且，通过封包分流程序的技术方案，还可以在单一个通信周期中同时取得自身数据以及其他从站设备的相关数据。借此，在EtherCAT的底层应用上，可以达到令多个EtherCAT从站设备精确地执行同步控制的技术目的。
附图说明
图1为EtherCAT架构的封包传输示意图。
图2为本发明的EtherCAT从站设备的方框图的第一具体实施例。
图3为本发明的交握流程图的第一具体实施例。
图4为本发明的EtherCAT从站设备的方框图的第二具体实施例。
图5为本发明的封包分流处理架构图的第一具体实施例。
图6为面板检测器的示意图的第一具体实施例。
图7为龙门轴电流值的示意图的第一具体实施例。
图8为本发明的封包处理流程图的第一具体实施例。
附图标记说明：
1…EtherCAT主站设备
2…EtherCAT从站设备
3…EtherCAT封包
4…EtherCAT从站设备
41…从站控制器
411…第一MAC单元
412…第二MAC单元
42…输入端
43…输出端
44…自身数据交换模块
45…自身功能实现模块
46…封包分流模块
47…指定数据取得模块
48…附加功能实现模块
51…第三MAC单元
52…内储存储器
6…EtherCAT从站设备
61…第一连接线路
62…第二连接线路
7…封包分流处理芯片
8…面板检测器
81…龙门主轴
82…龙门从轴
83…横轴
84…纵轴
85…影像感应器
86…光源
9…待测面板
I1a…第一主轴电流
I1b…第一从轴电流
I2a…第二主轴电流
I2b…第二从轴电流
P1…数据封包
P2…处理后数据封包
P3…回传封包
P4…备援封包
P5…控制器封包
Rx1…第一接收线路
Rx2…第二接收线路
Tx1…第一传输线路
Tx2…第二传输线路
S10～S24…交握步骤
S220～S234…封包处理步骤
具体实施方式
兹就本发明的一优选实施例，配合附图，详细说明如后。
本发明公开了一种基于以太网控制自动化技术(Ethernet for ControlAutomation Technology,EtherCAT)协定的的数据交握方法(下面将于说明书中简称为交握方法)，所述交握方法主要应用于EtherCAT总线上的EtherCAT从站设备，使得多个EtherCAT从站设备彼此之间可以在不需要EtherCAT主站设备介入的情况下，不需要额外的指令封包也能达到数据同步。并且，于部分实施例中还可于单一个通信周期内直接达到数据同步，如此一来，可以在不影响通信速度的前情下，有效提升同步率。
参阅图2，为本发明的EtherCAT从站设备的方框图的第一具体实施例。图2公开了多个EtherCAT从站设备4(下面简称为从站设备4)，多个从站设备4彼此以串连方式连接，以传递EtherCAT封包。
如上所述，本发明的其中一个技术特征为，在不修改EtherCAT协定的标准架构的前提下，令多个从站设备4可以在不需要额外的指令封包的情况下达到数据同步。更甚者，在部分情况下多个从站设备4还可在单一个通信周期内达到数据同步，并且在同步过程中不需要主站设备的介入。
具体地，于EtherCAT协定的标准架构下，一个主站设备(图未标示)是与多个从站设备4呈现串联的姿态。于封包传输程序中，是由主站设备将一个EtherCAT封包依序传送至EtherCAT总线上的各个从站设备4，以令各个从站设备4分别由封包中取出自身数据，或是将反馈数据插入封包中。于封包回传程序中，是由EtherCAT总线上的最后一个从站设备4将处理后的EtherCAT封包往前传送，以经由在前的各个从站设备4将EtherCAT封包回传至主站设备。一般来说，一个EtherCAT封包由主站设备发出，至该EtherCAT封包被回传至主站设备的时间，称为一个通信周期。
如图2所示，一个从站设备4主要具有从站控制器(EtherCAT Slave Controller,ESC)41、输入端42及输出端43，其中，从站控制器41连接输入端42及输出端43。本实施例中，从站设备4通过输入端42连接前方的一个数据处理设备(可为主站设备或从站设备，图未标示)，并且通过输出端43连接下一个从站设备4。
于封包传递程序中，从站设备4可通过一条第一接收路径来从前一个数据处理设备(例如前一个从站设备4)接收一个数据封包P1。从站设备4经过内部的从站控制器41对数据封包P1进行处理后转换为一个处理后数据封包P2，并且再通过一条第一传输路径将处理后数据封包P2传送至下一个从站设备4。
于封包回传程序中，从站设备4可通过一条第二接收路径来从下一个从站设备4接收一个回传封包P3，并且直接通过一条第二传输路径来将回传封包P3传送至前一个数据处理设备。
如图2所示，所述第一接收路径至少包括前一个数据处理设备与输入端42间的连接线路以及输入端42与从站控制器41间的第一接收线路(Rx1)，所述第一传输路径至少包括从站控制器41与输出端43间的第一传输线路(Tx1)以及输出端43与下一个从站设备4间的连接线路，所述第二接收路径至少包括下一个从站设备4与输出端43间的连接线路以及输出端43与从站控制器41间的第二接收线路(Rx2)，所述第二传输路径至少包括从站控制器41与输入端42间的第二传输线路(Tx2)以及输入端42与前一个数据处理设备间的连接线路。
本发明的其中一个技术特征在于，从站设备4可以在上述第一接收路径、第一传输路径、第二接收路径或第二传输路径上对所接收/传送的EtherCAT封包执行封包分流程序，并且从封包分流程序产生的封包中直接获取其他从站设备4的相关数据。如此一来，各个从站设备4可以在不需要额外的指令封包的情况下同时取得自身数据以及其他从站设备4(主要为具有同步运动需求的一或多个从站设备4)的相关数据(主要被与同步运动有关联的数据)。并且，各个从站设备4还可以在单一个通信周期中中同时取得所述自身数据以及其及从站设备4的相关数据，借此实现精确同步的目的。
请同时参阅图3，为本发明的交握流程图的第一具体实施例。图3公开了本发明的交握方法的各个实施步骤，并且所述交握方法主要应用于如图2所示的一或多个从站设备4。
于本发明的交握方法中，首先从站设备4通过第一接收路径从输入端42连接的前一个数据处理设备接收一个数据封包P1(步骤S10)。具体地，步骤S10是由从站设备4的输入端42通过外部线路由前一个数据处理设备接收一个数据封包P1，并且由从站设备4的从站控制器41通过内部线路自输入端42接收所述数据封包P1。换句话说，所述第一接收路径包括前一个数据处理设备与输入端42间的连接线路，以及从站控制器41的所述第一接收线路(Rx1)。
步骤S10后，从站控制器41可自数据封包P1中取得从站设备4的自身数据，或是将需要进行回报的反馈数据插入数据封包P1中，以将数据封包P1转换为处理后数据封包P2(步骤S12)。于所述处理后数据封包P2被产生后，从站设备4再通过第一传输路径将处理后数据封包P2传送至输出端43连接的下一个从站设备4(步骤S14)。
具体地，步骤S14是由从站控制器41通过内部线路将处理后数据封包P2传送至输出端43，并且再由输出端43通过外部线路将处理后数据封包P2传送至下一个从站设备4。换句话说，所述第一传输路径包括所述从站控制器41的所述第一传输线路(Tx1)，以及输出端43与下一个从站设备4间的连接线路。
于封包回传程序中，从站设备4还通过第二接收路径从输出端43连接的下一个从站设备4接收一个回传封包P3(步骤S16)。并且，于本实施例中，从站设备4的从站控制器41不对回传封包P3进行处理，而是通过第二传输路径直接将所述回传封包P3传送至输入端42连接的前一个数据处理设备(步骤S18)。于封包回传程序的最后，所述回传封包P3会被传送至EtherCAT总线上的主站设备(图未标示)。
本实施例中，步骤S16是由从站设备4的输出端43通过外部线路由下一个从站设备4接收一个回传封包P3，并且由从站设备4的从站控制器41通过内部线路自输出端43接收所述回传封包P3。换句话说，所述第二接收路径包括下一个从站设备4与输出端43间的连接线路，以及从站控制器41的所述第二接收线路(Rx2)。步骤S18则是由从站设备4的从站控制器41通过内部线路将回传封包P3传送至输入端42，并且由输入端42通过外部线路将回传封包P3传送至前一个数据处理设备。换句话说，所述第二传输路径包括从站控制器41的所述第二传输线路(Tx2)，以及输入端42与前一个数据处理设备间的连接线路。
本发明的其中一个技术特征在于，从站设备4可对步骤S10中传输的数据封包P1、步骤S14中传输的处理后数据封包P2、步骤S16中传输的回传封包P3及步骤S18中传输的回传封包P3中的至少其中之一执行封包分流程序，以基于所述数据封包P1、处理后数据封包P2或回传封包P3产生一个备援封包P4(步骤S20)。
于一实施例中，从站设备4是于前述步骤S10、S14、S16或S18中获取数据封包P1、处理后数据封包P2或回传封包P3的部分内容以产生所述备援封包P4。于此实施例中，备援封包P4的内容部分相同于所述数据封包P1、处理后数据封包P2或回传封包P3的内容。
于另一实施例中，从站设备4是于前述第一接收路径、第一传输路径、第二接收路径或第二传输路径上直接复制数据封包P1、处理后数据封包P2或回传封包P3以做为所述备援封包P4。于此实施例中，备援封包P4的内容完全相同于所述数据封包P1、处理后数据封包P2或回传封包P3的内容。
于步骤S20后，从站设备4通过从站控制器41对备援封包P4进行解析，以过滤并保留EtherCAT总线上的其他从站设备的指定应用数据(步骤S22)。于步骤S22后，从站设备4除了可以通过在前述步骤S12中取得的自身数据来实现自身功能之外，还可将所述自身数据与在步骤S22中取得的指定应用数据进行结合，以实现附加功能(步骤S24)。如此一来，可以有效提升多个从站设备4间的同步运动的效能。
值得一提的是，本发明中所指的单一个通信周期，是指一个封包由主站设备被发出，经过EtherCAT总线上的所有从站设备4，最后被回传至主站设备的时间。于一实施例中，前述步骤S10至步骤S24是在单一个通信周期内完成。于另一实施例中，前述步骤S10至步骤18以及步骤20至步骤S24是在两个或两个以上的通信周期内完成。
回到图2。所述从站设备4中进一步包括自身数据交换模块44、自身功能实现模块45、封包分流模块46、指定数据取得模块47及附加功能实现模块48。于一实施例中，上述模块44-48可以通过硬件元件(例如IC)来实现；于另一实施例中，上述模块44-48亦可通过预先编写并烧录在芯片中的固件来实现，但不加以限定。
于一实施例中，本发明的从站设备4可以通过电场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array,FPGA)、特殊应用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit,ASIC)或微控制器(Micro Controller Unit,MCU)来实现。EtherCAT总线的使用者可以通过固件来实现上述各个模块44-48的各项功能，并将固件烧录至FPGA、ASIC或MCU中，以结合芯片中的从站控制器41来实现本发明的交握方法。
具体地，自身数据交换模块44主要用以取得从站控制器41自数据封包P1中获取出来数据。并且，从站设备4可通过数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)的通信接口从自身数据交换模块44取得所述数据，借此，自身功能实现模块45可以通过所述数据来实现从站设备4的底层功能。
举例来说，本发明的从站设备4可以被应用于面板检测器、电脑化数值控制器(Computer Numerical Controller,CNC)、多轴机器人等设备的多个驱动器上，以控制设备上的多个轴。通过上述数据，各个从站设备4可通过自身功能实现模块45来对应执行各个驱动器所被分别指派的运动。于一实施例中，上述数据可例如为从站设备4相对于此驱动器的位置反馈数据、速度反馈数据或扭力反馈数据，但不加以限定。
于本发明中，所述封包分流模块46可以被设置在该第一接收路径、该第一传输路径、该第二接收路径或是该第二传输路径上。
于图2的实施例中，所述封包分流模块46是被设置于从站设备4的内部，即，所述第一接收线路(Rx1)、第一传输线路(Tx1)、第二接收线路(Rx2)或是第二传输线路(Tx2)上，用以获取前述封包(包括数据封包P1、处理后数据封包P2及回传封包P3)的内容或直接复制该些封包P1-P3，以产生所述备援封包P4。然而，于其他的实施例中，所述封包分流模块46亦可被设置于从站设备4的外部(容后详述)。
所述指定数据取得模块47自封包分流模块46取得所述备援封包P4，并且依据从站设备4的初始设定值而从备援封包P4中取得其他从站设备4的指定应用数据。
更具体地说，使用者可于从站设备4启动前预先对各个从站设备4的初始设定值进行设定，以指定与此从站设备4有关联(例如具有同步运动需求)的一或多个其他从站设备4，并且指定所需要的数据类型。
举例来说，若一个从站设备4被应用于面板检测器的龙门主轴，则使用者可对此从站设备4的初始设定值进行设定，以令其指定数据取得模块47从备援封包P4中取得对应至的龙门从轴的从站设备4的指定应用数据，如位置反馈数据、速度反馈数据或扭力反馈数据，但不加以限定。
本实施例中，从站设备4还可通过所述数字信号处理器的通信接口从指定数据取得模块47取得所述指定应用数据。借此，附加功能实现模块48可以将从站设备4的自身数据以及其他从站设备4的指定应用数据进行结合，借此提升多个从站设备4之间的同步运动的性能，并且还可以执行延伸性的应用(例如实时控制多个从站设备4之间的输入/输出点)。如此一来，本发明可以令多个具有合作关系的从站设备4实现精准的同步控制。
值得一提的是，若将所述封包分流模块46设置于第一接收线路(Rx1)或第一传输线路(Tx1)上，则因为从站设备4通过输出端43所连接的下一个从站设备4尚未将反馈数据写入所述数据封包P1或处理后数据包P2中，因此封包分流模块46取得的备援封包P4中不会包含下一个从站设备4的数据。换句话说，若一个从站设备4被指定而需要取得排列在后方的一或多个从站设备4的数据，则所述封包分流模块46将不能实现于第一接收线路(Rx1)或第一传输线路(Tx1)的位置上，而仅能实现于第二接收线路(Rx2)与第二传输线路(Tx2)的位置上。
然而，按照EtherCAT协定的标示架构，从站控制器41不会对所接收的回传封包P3执行任何动作，并且回传封包P3中已经包含了EtherCAT总线上的所有从站设备4的反馈数据。因此，一个从站设备4无论需与前方或后方的一或多个从站设备4执行同步运动，都可直接将所述封包分流模块46实现于第二接收线路(Rx2)与第二传输线路(Tx2)的位置上。
续请参阅图4，为本发明的EtherCAT从站设备的方框图的第二具体实施例。如前文所述，本发明中的从站设备4至少可以通过FPGA、ASIC或MCU来实现。于图4的实施例中，是将本发明的交握方法写成固件并烧录至FPGA中，以通过FPGA来实现所述从站设备4，但并不以此为限。
如图4所示，从站控制器41中是设置有第一媒体存取控制(Media AccessControl,MAC)单元411及第二MAC单元412。于封包传输程序中，前一个数据处理设备(主站设备或从站设备)可将数据封包P1发送至第一MAC单元411，使得从站控制器41可以接收数据封包P1。当从站控制器41由数据封包P1中取得自身数据或是将反馈数据插入数据封包P1而生成处理后数据封包P2后，可通过第二MAC单元412将处理后数据封包P2发送至下一个从站设备所使用的位址。
于封包回传程序中，从站设备4的从站控制器41可通过第二MAC单元412来接收下一个从站设备4回传的回传封包P3，并且再通过第一MAC单元411将此回传封包P3发送至前一个数据处理设备(主站设备或从站设备)的位址，以完成封包回传程序。
值得一提的是，若一个从站设备4为EtherCAT总线上的最后一个从站设备4，则因为此从站控制器41不需要再将封包向后方发送，因此可以不需要具备第二MAC单元412。具体地，此从站设备4可于生成处理后数据封包P2后，将处理后数据封包P2直接做为回传封包P3，并且通过从站控制器41的第一MAC单元411将回传封包P3回传至前一个数据处理设备(主站设备或从站设备)的位址，以开始封包回传程序。
本发明的其中一个技术特征在于，所述封包分流模块46可以设置有一个相异于第一MAC单元411及第二MAC单元412的第三MAC单元51。
于第一实施例中，所述封包分流模块46实现于从站控制器41的第一接收线路(Rx1)上。于执行封包分流程序时，是由前一个数据处理设备经由输入端42将数据封包P1同时传送至从站控制器41的第一MAC单元411及封包分流模块46的第三MAC单元51。借此，封包分流模块46可以将所接收的封包做为所述备援封包P4，借此完成封包分流程序。
于第二实施例中，所述封包分流模块46实现于所述第一传输线路(Tx1)上。于执行封包分流程序时，是由从站控制器41通过该第二MAC单元412将处理后数据封包P2同时传送至下一个从站设备的位址以及封包分流模块46的第三MAC单元51。借此，封包分流模块46可以将所接收的封包做为所述备援封包P4，借此完成封包分流程序。
于第三实施例中，所述封包分流模块46实现于所述第二接收线路(Rx2)上。于执行封包分流程序时，是由下一个从站设备4将回传封包P3同时传送至从站控制器41的第二MAC单元412以及封包分流模块46的第三MAC单元51。借此，封包分流模块46可以将所接收的封包做为所述备援封包P4，借此完成封包分流程序。
于第四实施例中，所述封包分流模块46实现于所述第二传输线路(Tx2)上。于执行封包分流程序时，是由从站控制器41通过该第一MAC单元411将回传封包P3同时传送至前一个数据处理设备的位址以及封包分流模块46的第三MAC单元51。借此，封包分流模块46可以将所接收的封包做为所述备援封包P4，借此完成封包分流程序。
于一实施例中，所述封包传输程序、封包回传程序与封包分流程序是在同一个通信周期内完成。于另一实施例中，所述封包传输程序与封包回传程序是在同一个通信周期内完成，所述封包分流程序是在另一个通信周期完成。
值得一提的是，封包分流模块46取得所述备援封包P4后，是可将备援封包P4直接写入从站设备4的内储存储器52中保存，或可于指定数据取得模块47从备援封包P4中过滤并取得指定应用数据后，再将指定应用数据写入内储存储器52中，不加以限定。
于另一实施例中(例如以ASIC或MCU来实现从站设备4时)，所述封包分流模块46可被设置在前述任一路径上，并且于从站控制器41接收/传送所述数据封包P1、处理后数据封包P2或回传封包P3之前，直接复制各个封包P1-P3并储存至内储存储器52，以直接产生所述备援封包P4。而，上述仅为本发明的多个不同具体实施例，但并不以上述者为限。
如前文所述，本发明的封包分流程序可以被实现于第一接收路径、第一传输路径、第二接收路径或第二传输路径上。如图4所示，所述封包分流模块46可以以固件的方式实现于从站设备4的内部。具体地，图4的实施例是将封包分流模块46设置于第一接收路径上的第一接收线路(Rx1)、第一传输路径上的第一传输线路(Tx1)、第二接收路径上的第二接收线路(Rx2)或第二传输路径上的第二传输线路(Tx2)。而，于其他实施例中，所述封包分流程序亦可以硬件方式被实现于从站设备4的外部。
续请参阅图5，为本发明的封包分流处理架构图的第一具体实施例。于图5的实施例中，所述封包分流程序可被实现在EtherCAT从站设备6的外部，并且以实体的封包分流处理芯片7来实现。如图5所示，具体来说，所述封包分流处理芯片7可以被设置于印刷电路板(图未标示)上，并且通过印刷电路板电性连接至需要执行封包分流程序的从站设备6。
值得一提的是，若有多个从站设备6需要执行封包分流程序，则使用者可为各个从站设备6分别设置一个独立的封包分流处理芯片7，或是令一个封包分流处理芯片7同时电性连接多个从站设备6，以同时为多个从站设备6执行封包分流程序，不加以限定。
如图5所示，所述封包分流处理芯片7可被连接至从站设备6与前一个数据处理设备(例如主站设备或从站设备6)间的第一连接线路61(即，前述的第一接收路径的一部分，或是第二传输路径的一部分)，亦可被连接至从站设备6与下一个从站设备6间的第二连接线路62(即，前述的第一传输路径的一部分，或是第二接收路径的一部分)。
本实施例中，封包分流处理芯片7被写入了可实现本发明的交握方法的固件，因此可为所连接的从站设备6执行前述的封包分流程序，以产生所述备援封包P4，并从备援封包P4中取出其他从站设备的指定应用数据。其所采用的交握方法于此不再赘述。
续请同时参阅图6及图7，图6为面板检测器的示意图的第一具体实施例，图7为龙门轴电流值的示意图的第一具体实施例。
如图6所示，一个面板检测器8主要具有可以沿着Y轴方向运动的龙门主轴81及龙门从轴82，龙门主轴81及龙门从轴82上延伸设置有平行于X轴方向的横轴83，横轴83上设置有平行于Z轴方向的纵轴84。纵轴84的一端设置有用以获取待检测面板9的影像的影像感测器85，并且纵轴84一侧还设置有用来提高影像品质的光源86。
于一实施例中，龙门主轴81与龙门从轴82的伺服驱动器是由EtherCAT从站设备(以前述从站设备4为例)来实现，以通过两个从站设备4分别控制龙门主轴81与龙门从轴82的运动。由于龙门主轴81与龙门从轴82需要同步运动以带动影像感测器85与光源86在Y轴方向上移动，因此各个从站设备4是否能在单一个通信周期中不通过额外的指令封包而直接得到另一个从站设备4的数据并且完成运动补偿，即影响了面板检测器8的检测品质。
图7的(a)部分显示了龙门主轴81运动时的电流值变化，包括没有应用本发明的交握方法时的第一主轴电流I1a，以及应用了本发明的交握方法后的第二主轴电流I2a。图7的(b)部分显示了龙门从轴82运动时的电流值变化，包括没有应用本发明的交握方法时的第一从轴电流I1b，以及应用了本发明的交握方法后的第二从轴电流I2b。
在没有应用本发明的交握方法时，用以控制龙门主轴81的从站设备4无法取得用以控制龙门从轴82的从站设备4的数据，反之亦然。当面板检测器8的上层控制器(图未标示)控制龙门主轴81与龙门从轴82进行运动时，由于所发出的控制命令具有时间差，因此龙门主轴81的运动会超前龙门从轴82的运动。由图7可看出，龙门主轴81动作时，龙门从轴82尚未开始动作，因此龙门主轴81动作时会拉扯龙门从轴82，进而产生较大的第一主轴电流I1a。反之，龙门从轴82是先被龙门主轴81拉扯后才开始动作，因此在动作时会朝向龙门主轴81的反方向输出，进而产生反向的第一从轴电流I1b。
由上述说明可看出，在没有应用本发明的交握方法前，龙门主轴81与龙门从轴82无法精确地进行同步运动，除了会使面板检测器8耗费较大的能源之外，面板检测器8在运动时也会因为龙门主轴81与龙门从轴82的相互拉扯而抖动地相当厉害，进而导致检测品质的下降，甚至影响面板检测器8的寿命。
在应用了本发明的交握方法后，用以控制龙门主轴81的从站设备4与用以控制龙门从轴82的从站设备4可以在单一个通信周期中不通过额外的指令封包即直接取得另一从站设备4的数据。如此一来，各个从站设备4可以在接收到控制命令时完成运动补偿。举例来说，用以控制龙门主轴81的从站设备4可以在动作前先得到用以控制龙门从轴82的从站设备4的相关数据(例如位置反馈数据、速度反馈数据与扭力反馈数据等)，并且依据所述数据对控制命令进行修正，进而对龙门主轴81的运动进行补偿。
当面板检测器8的上层控制器控制龙门主轴81与龙门从轴82进行运动时，会发出控制命令至各个从站设备4，而各个从站设备4可以依据另一从站设备4的上述数据来对控制命令进行补偿。由图7可看出，本实施例中龙门主轴81与龙门从轴82的运动一致，因此会分别产生较平稳且一致的第二主轴电流I2a与第二从轴电流I2b。由图7可看出，通过本发明的交握方法确实可以使得多个从站设备4达到最佳化同步效果，进而降低无谓的能耗，并且令设备的运动顺畅而提升设备寿命。
如前文所述，从站设备4通过封包分流模块46取得备援封包P4后，主要可通过指定数据取得模块47对备援封包P4进行解析，以过滤掉不需要的数据(即，未被指定的数据)，并且仅保留需要的数据(即，被指定的数据)。
参阅图8，为本发明的封包处理流程图的第一具体实施例。图8用以具体说明图3所示的步骤S22，即，如何对备援封包P4进行解析并过滤出所需数据。
如图8所示，首先，从站设备4取得封包分流程序后产生的备援封包P4(步骤S220)，接着，判断备援封包P4是否为EtherCAT封包(步骤S222)。若备援封包P4不是EtherCAT封包，代表备援封包P4中不会包含EtherCAT总线上的其他从站设备4的数据，因此从站设备4可直接舍弃此备援封包P4(步骤S224)。
若备援封包P4确实是EtherCAT封包，则从站设备4进一步判断此备援封包P4是否为周期性封包(步骤S226)。如前文所述，本发明的其中一个目的是要令多个从站设备4于单一个通信周期内不通过额外的指令封包而直接得到其他从站设备4的数据，以最佳化同步效果。若备援封包P4不是周期性封包，而是属于非周期性封包，代表此备援封包P4无法实现本发明的上述目的，因此从站设备4可舍弃此备援封包P4(步骤S224)。
本实施例中，上述步骤S222与步骤S226没有执行上的顺序关系。
若备援封包P4是EtherCAT封包，并且也是周期性封包，则从站设备4依据使用者预设的初始设定值(图未标示)来对此备援封包P4进行解析，以取得使用者所指定的一或多个从站设备4的指定数据。
在对备援封包P4进行解析时，从站设备4主要可依据初始设定值的内容来确认需要进行交握的一或多个从站设备4的身份(例如数量、编号及位置等)，并且进一步识别所述备援封包P4中用以记录这些从站设备4的相关数据的数据区(步骤S228)。接着，从站设备4由备援封包P4中取得所述数据区中的所有数据(步骤S230)，并且再由所取得的数据中过滤出初始设定值中记录的指定应用数据(步骤S232)。于一实施例中，所述指定应用数据可例如为位置反馈数据、速度反馈数据、扭力反馈数据等，但不加以限定。
步骤S232后，从站设备4可将所取得的指定应用数据存储至所述内储存储器52中，或是依据指定应用数据生成符合从站控制器41所需格式的控制器封包P5(步骤S234)。当从站控制器41要实现从站设备4的底层功能(例如控制面板检测器、CNC控制器、机器人等设备上的轴)时，可通过所述指定应用数据/控制器封包P5来与具有合作关系的其他从站设备4达到最佳化同步控制，借此降至设备能耗并提升设备品质。
以上所述仅为本发明的优选具体实例，非因此即局限本发明的权利要求，故举凡运用本发明内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (11)

1.一种基于EtherCAT协定的数据交握方法，应用于一EtherCAT从站设备，该EtherCAT从站设备具有一从站控制器，该数据交握方法包括下列步骤：
a)通过一第一接收路径由前一个数据处理设备接收一数据封包；
b)该从站控制器自该数据封包中取得该EtherCAT从站设备的自身数据或插入该EtherCAT从站设备的反馈数据至该数据封包，并产生一处理后数据封包；
c)通过一第一传输路径将该处理后数据封包传递至下一个从站设备；
d)通过一第二接收路径由该下一个从站设备接收一回传封包，并通过一第二传输路径将该回传封包回传至该前一个数据处理设备；
e)对该数据封包、该处理后数据封包及该回传封包的至少其中之一执行一封包分流程序以产生一备援封包，其中该备援封包的内容至少部分相同于该数据封包、该处理后数据封包或该回传封包；及
f)该从站控制器对该备援封包进行解析，以过滤并保留其他从站设备的指定应用数据。
2.如权利要求1所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该EtherCAT从站设备还包括一输入端及一输出端，该第一接收路径包括该EtherCAT从站设备内部的一第一接收线路(Rx1)及该EtherCAT从站设备与该前一个数据处理设备间的连接线路，该第一传输路径包括该EtherCAT从站设备内部的一第一传输线路(Tx1)及该EtherCAT从站设备与该下一个从站设备间的连接线路，该第二接收路径包括该EtherCAT从站设备内部的一第二接收线路(Rx2)及该EtherCAT从站设备与该下一个从站设备间的连接线路，该第二传输路径包括该EtherCAT从站设备内部的一第二传输线路(Tx2)及该EtherCAT从站设备与该前一个数据处理设备间的连接线路，该从站控制器通过该第一接收线路连接该输入端以接收该数据封包，通过该第一传输线路连接该输出端以传送该处理后数据封包，通过该第二接收线路连接该输出端以接收该回传封包，并通过该第二传输线路连接该输入端以传送该回传封包，其中该步骤e)是通过设置在该第一接收线路、该第一传输线路、该第二接收线路或该第二传输线路上的一封包分流模块执行该封包分流程序，以产生该备援封包。
3.如权利要求2所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该从站控制器具有一第一MAC单元及一第二MAC单元，该封包分流模块具有一第三MAC单元，该封包分流程序是经由该输入端与该第一接收线路将该数据封包同时传送至该第一MAC单元及该第三MAC单元、通过该第二MAC单元经由该第一传输线路同时将该处理后数据封包传送至该下一个从站设备的位址及该第三MAC单元、经由该输出端与该第二接收线路将该回传封包同时传送至该第二MAC单元及该第三MAC单元、或通过该第一MAC单元经由该第二传输线路同时将该回传封包传送至该前一个数据处理设备的位址及该第三MAC单元。
4.如权利要求2所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该步骤e)是由该封包分流模块直接复制该数据封包、该处理后数据封包或该回传封包并存储至该EtherCAT从站设备的一内储存储器，以产生该备援封包。
5.如权利要求1所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该前一个数据处理设备为一EtherCAT主站设备或其他的EtherCAT从站设备。
6.如权利要求1所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该EtherCAT从站设备是以电场可编程逻辑门阵列、特殊应用集成电路或微控制器来实现。
7.如权利要求1所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该步骤f)包括下列步骤：
f1)取得该备援封包；
f2)判断该备援封包是否为一EtherCAT封包；
f3)判断该备援封包是否为一周期性封包；
f4)于该备援封包不是EtherCAT封包，或该备援封包为一非周期性封包时，舍弃该备援封包；及
f5)于该备援封包是EtherCAT封包并且为该周期性封包时，该备援封包进行解析。
8.如权利要求7所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该步骤f)还包括下列步骤：
f6)判断要与该EtherCAT从站设备进行交握的其他从站设备的相关数据所在的数据区；
f7)于该备援封包中取得该数据区的所有数据；及
f8)于所取得的数据中过滤出该指定应用数据。
9.如权利要求8所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该EtherCAT从站设备运用于一伺服驱动器，该指定应用数据至少包括其他从站设备的位置反馈数据、速度反馈数据或扭力反馈数据。
10.如权利要求1所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该EtherCAT从站设备还包括与该从站控制器连接的一输入端及一输出端，该输入端通过一第一连接线路连接该前一个数据处理设备，该输出端通过一第二连接线路连接该下一个从站设备，该步骤e)是通过该第一连接线路或该第二连接线路上的一封包分流处理芯片执行该封包分流程序，以产生该备援封包。
11.如权利要求1所述的基于EtherCAT协定的数据交握方法，其中该步骤a至该步骤f皆于同一个通信周期内完成。
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