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最近著了powerlink的道，連續(xù)幾晚十二點(diǎn)前沒睡過覺。不得不說興趣這東西勁太大了，讓人睡不著。喜歡上研究POWERLINK，最新版的源碼結(jié)構(gòu)挺清晰的，移植并測(cè)試了嵌入式linux作為從站和電腦主站之間的通信，挺有趣的。接下來想嘗試下在單片機(jī)上的移植，降低POWERLINK協(xié)議的使用門檻，讓POWERLINK協(xié)議可以用的更廣泛，算是件有意義的事。
以下分享下openPOWERLINK最新源碼v2.7.2在單片機(jī)上的移植思路。
使用倒推法（由編譯結(jié)果去推導(dǎo)需要依賴的代碼文件），能夠直觀的看到平臺(tái)差異性相關(guān)的文件。因此移植也很簡(jiǎn)單，照著以下指南來，肯定沒問題。
openPOWERLINK最新源碼地址：openPOWERLINK :: openPOWERLINK
powerlink不錯(cuò)的協(xié)議，但大都去卷ethercat了。我想powerlink這么好的協(xié)議真沒啥難的，了解后會(huì)覺得比485總線還好用。之前就難資料太少，沒人去研究推動(dòng)和分享，我想趁我興致正濃就多輸出幾篇分享給大家。
前提條件
openPOWERLINK源碼要想成功運(yùn)行在單片機(jī)上，需要一定的前提條件。最起碼單片機(jī)板子上得有以太網(wǎng)功能吧。至于是否得有tcp/ip協(xié)議棧才能運(yùn)行powerlink? 這個(gè)是非必要的，也就是說即便單片機(jī)板子上只有MCU+MAC+PHY芯片，沒有移植lwip協(xié)議棧也是可以的。
如果是單片機(jī)mcu內(nèi)核涵蓋MAC鏈路層功能，則直接外接一顆PHY芯片即可。這需要單片機(jī)具備mac接口，一般像stm32F4系列以上的稍微高端點(diǎn)的單片機(jī)才具有mac功能。
媒體訪問控制(MAC，Media Access Control)，又稱作介質(zhì)訪問控制，簡(jiǎn)稱MAC，是局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層的下層部分，提供地址及媒體訪問的控制方式，使得不同設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以在多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上通信，而不會(huì)互相沖突，上述的特性在局域網(wǎng)中格外重要。早期網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)以MAC判別各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的位置，但后來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展后，才有IP的制定與使用。若只是兩臺(tái)設(shè)備之間全雙工的通信，因?yàn)閮膳_(tái)設(shè)備可以同時(shí)發(fā)送及接收數(shù)據(jù)，不會(huì)沖突，因此不需要用到MAC協(xié)議。
媒體訪問控制MAC子層負(fù)責(zé)解決與媒體接入有關(guān)的問題，在物理層的基礎(chǔ)上進(jìn)行無差錯(cuò)的通信。
MAC子層是網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備的接口，它從網(wǎng)絡(luò)層接收數(shù)據(jù)幀，然后通過媒體訪問規(guī)則和物理層將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到物理鏈路上。它也從物理層接收數(shù)據(jù)幀，再送到網(wǎng)絡(luò)層�？偟膩碚f，MAC有三大功能：
1.決定節(jié)點(diǎn)何時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包。
2.將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到物理層，然后發(fā)送到物理鏈路。
3.從物理層接收數(shù)據(jù)幀，然后送給網(wǎng)絡(luò)層處理。
其中最重要的是第一點(diǎn)：決定節(jié)點(diǎn)何時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包。對(duì)于每一種媒體訪問控制技術(shù)，用來控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)機(jī)的規(guī)則叫做媒體訪問規(guī)則。局域網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)不能想要發(fā)送數(shù)據(jù)就發(fā)送，節(jié)點(diǎn)只能在輪到它的時(shí)候才發(fā)送。
僅有STM32自帶的MAC還不能做網(wǎng)絡(luò)通信，還需要外接以太網(wǎng)PHY芯片才可以，如同RS485通信一樣，僅有一個(gè)串口是不行的，還需要外接RS485的PHY芯片。
PHY（Port Physical Layer），可稱之為端口物理層，是一個(gè)對(duì)OSI模型物理層的簡(jiǎn)稱�，F(xiàn)在常用于STM32的有DP83848，LAN8270，DM9161/9162等。這些PHY芯片都大同小異，基本寄存器都是一樣的，只有擴(kuò)展寄存和廠商專門設(shè)置的寄存器不同。如果用戶將其中一個(gè)PHY驅(qū)動(dòng)成功了，驅(qū)動(dòng)另一個(gè)也是非常方便的。
如果低端點(diǎn)兒?jiǎn)纹瑱C(jī)沒MAC功能呢？如何外接以太網(wǎng)芯片？辦法也是有的，現(xiàn)在有的廠商提供集成的模塊兒，自帶MAC和PHY芯片的功能，對(duì)外通過SPI接口操作訪問。如常用的芯片w5500芯片，就是一顆集成了MAC和PHY功能的芯片，通過SPI接口可以訪問和使用。SPI接口幾乎高低端的單片機(jī)都有的常見接口。W5500 芯片是一款集成全硬件 TCP/IP 協(xié)議棧的嵌入式以太網(wǎng)控制器，同時(shí)也是一顆工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)控制芯片。是韓國(guó)WIZnet（微知納特）發(fā)布全硬件TCP/IP協(xié)議棧以太網(wǎng)接口芯片。W5500 支持高速標(biāo)準(zhǔn)4線SPI接口與主機(jī)進(jìn)行通信，該 SPI 速率理論上可以達(dá)到 80MHz�；蛘逤H395芯片，也是SPI接口連接MCU，它是沁恒公司的一款以太網(wǎng)協(xié)議棧管理芯片。CH395 芯片自帶10/100M以太網(wǎng)介質(zhì)傳輸層（MAC）和物理層(PHY)，完全兼容IEEE802.310/100M 協(xié)議，內(nèi)置了PPPOE、IP、DHCP、ARP、ICMP、IGMP、UDP、TCP 等以太網(wǎng)協(xié)議棧固件。
綜上所述，POWERLINK協(xié)議棧源碼對(duì)單片機(jī)的要求并不高，一般的單片機(jī)都能滿足，無論單片機(jī)mcu上是否具備MAC接口。協(xié)議棧源碼也不是很大，不過當(dāng)然mcu性能越高越好了。
此外對(duì)單片機(jī)的要求是最好具備嵌入式操作系統(tǒng)如Rtx，rtthread,freeRTOS或ucosII等多任務(wù)系統(tǒng)，這樣才更容易移植和使用。嵌入式系統(tǒng)最好具備軟件定時(shí)器功能，方便實(shí)現(xiàn)用戶層的定時(shí)器功能。
還有需要注意，如果單片機(jī)是使用的三方庫提供的接口操作以太網(wǎng)模塊，需要確認(rèn)下接口是否具備直接操作發(fā)送mac幀的能力。因?yàn)閜owerlink的鏈路層可沒有走tcp/ip協(xié)議棧，直接操作的mac報(bào)文幀。
mac幀模式介紹
可以使用wireshark工具抓包，看看發(fā)送的mac幀報(bào)文是不是正確的。以下舉例一包arp協(xié)議請(qǐng)求包的完整mac幀格式如下：
//以太網(wǎng)首部（14Byte）
0000: ff ff ff ff ff ff //目的主機(jī)為廣播地址
0006: 84 c2 e4 f0 08 ef //源主機(jī)MAC地址為84-C2-E4-F0-08-EF
000c: 08 06 //上層協(xié)議類型0x0806表示ARP或RARP
//ARP請(qǐng)求（28Byte）
000e: 00 01 //硬件類型0x0001表示以太網(wǎng)
0010: 08 00 //協(xié)議類型0x0800表示IP協(xié)議
0012: 06 04 //MAC地址長(zhǎng)度為6； IP地址長(zhǎng)度為4
0014: 00 01 // op為0x0001表示請(qǐng)求目的主機(jī)的MAC地址
0016: 84 c2 e4 f0 08 ef //源主機(jī)MAC地址為00-1C-23-17-4A-CB
001c: c0 a8 01 65 //源主機(jī)IP地址（192.168.1.101）
0020: 00 00 00 00 00 00 //目的主機(jī)MAC地址未知，全0待填寫
0026: c0 a8 01 67 //目的主機(jī)的IP地址（192.168.1.103）
//填充數(shù)據(jù)（18Byte）
002c: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
003c: 00 00
原文鏈接：https://blog.csdn.net/yyz_1987/article/details/130648388
移植完成，歡迎交流
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